Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Научные основы возделывания клевера паннонского на зеленый корм (обзор литературы) 10
1.1.Современное состояние кормопроизводства Западной Сибири .10
1.2 Бобовые культуры в кормопроизводстве 19
1.2. 1 Клевер паннонский (Trifolium pannonicum Jacq.) в кормопроизводстве 28
1.2.2 Ботанические и биоморфологические особенности клевера паннонского (Trifolium PannonicumJacg) 34
1.2.3 Биологические особенности клевера паннонского 40
1.3 Влияние покровных культур и норм высева на продуктивность клевера паннонского 43
1.4 Сроки, нормы и способы посева 47
1.5 Технология возделывания клевера паннонского 49
1.6 Смешанные посевы с клевером паннонским 53
Глава 2 Условия и методика исследований .61
2.1 Почвенно-климатические условия лесостепной зоны Западной Сибири .61
2.2 Объект исследований. Исследуемые сорта сельскохозяйственных культур 64
2.2.1 Характеристика сорта клевера паннонского Премьер .64
2.2.2 Характеристика сортов покровных культур 67
2.3 Методика проведения полевых наблюдений и лабораторных анализов 68
2.4 Погодные условия в годы исследований .71
Глава 3 Результаты исследований 75
3.1 Урожайность и качество зеленой массы клевера паннонского по покровным и беспокровным посевам 75
3.1.1 Плотность растений клевера паннонского в первый год вегетации по беспокровным и покровным посевам 75
3.1.2 Плотность растений клевера паннонского во второй год вегетации по беспокровным и покровным посевам 81
3.1.3 Плотность растений клевера паннонского в третий год вегетации по беспокровным и покровным посевам 83
3.1.4 Урожайность и качество зеленой массы клевера паннонского по беспокровным и покровным посевам во второй год вегетации 85
3.1.5 Урожайность и питательность зеленой массы клевера паннонского на третий год вегетации по беспокровным и покровным посевам 88
3.1.6 Урожайность и качество зеленой массы клевера паннонского в третий год вегетации по беспокровным и покровным посевам 91
3.2. Влияние двухкомпонентных смесей клевера паннонского на урожайность и качество зеленой массы 93
3.2.1 Густота состояния многолетних трав в чистых и двухкомпонентных посевах в первый год жизни 93
3.2.2 Густота состояния многолетних трав в чистых и двухкомпонентных посевах на второй год жизни 97
3.2.3 Густота состояния многолетних трав в чистых и двухкомпонентных посевах на третий год жизни 104
3.2.4 Урожайность и качество зеленой массы травосмесей в 1-й год хозяйственного использования .110
3.2.5 Урожайность и качество зеленой массы травосмесей во 2-й год хозяйственного использования .115
3.3 Влияние поливидовых посевов с клевером паннонским на урожайность и качество зеленой массы 119
3.3.1 Густота стояния растений в поливидовых и чистых посевах в первый год жизни 119
3.3.2 Густота стояния растений в поливидовых и чистых посевах на второй год жизни .125
3.3.3 Густота стояния растений в поливидовых и чистых посевах на третий год жизни 129
3.3.4 Урожайность и качество зеленой массы поливидовых посевов в 1-й год хозяйственного использования 133
3.3.5 Урожайность и качество зеленой массы поливидовых посевов во 2-й год хозяйственного использования 137
Глава 4 Экономическая эффективность возделывания клевера паннонского в одновидовых и поливидовых посевах 142
4.1 Урожайность и качество зеленой массы клевера паннонского по покровным и беспокровным посевам 144
4.2 Экономическая эффективность возделывания клевера паннонского в одновидовых и бинарных посевах 147
4.3 Экономическая эффективность возделывания клевера паннонского в одновидовых и поливидовых посевах 148
Выводы 151
Предложения производству .153
Список использованной литературы .154
Приложения 182
- Клевер паннонский (Trifolium pannonicum Jacq.) в кормопроизводстве
- Плотность растений клевера паннонского в первый год вегетации по беспокровным и покровным посевам
- Густота стояния растений в поливидовых и чистых посевах в первый год жизни
- Урожайность и качество зеленой массы поливидовых посевов во 2-й год хозяйственного использования
Введение к работе
Актуальность темы. Доктриной продовольственной безопасности Российской Федерации пороговое значение удельного веса молока в отечественном производстве определено на уровне 90%, а в настоящее время данный показатель составляет 81,5% [Национальный доклад…, 2017]. Одним из резервов решения данной задачи является создание прочной кормовой базы для животноводства. Для этой цели предусматривается увеличение площади возделывания таких культур, которые позволяют получить наибольший выход кормовых единиц с единицы площади. В этом отношении большое значение имеют многолетние травы, возделываемые в кормовых севооборотах, а также на естественных лугах и пастбищах. В Западной Сибири из многолетних трав широко используются виды из семейств Fabaceae и Роасеасе, обладающие рядом ценных хозяйственно-биологических свойств, экологической пластичностью и высокой кормовой питательностью. Среди многолетних бобовых трав для условий Западной Сибири сотрудниками Центрального Сибирского ботанического сада СО РАН в 1990-х годах был изучен и успешно интродуцирован клевер паннон-ский (Trifolium pannonicum Jacq.), обладающий высокими кормовыми качествами и долголетием в агроценозе. Клевер паннонский перспективен для коренного улучшения и обновления старовозрастных посевов многолетних трав в полевом кормопроизводстве, площади которых только в Кемеровской области составляют свыше 136 тыс. га.
В связи с этим использование клевера паннонского в кормопроизводстве в условиях лесостепной зоны Западной Сибири является актуальным.
Степень разработанности темы. Клевер паннонский как кормовая и декоративная культура был известен в Западной Европе в XIX в. [Полещук, 1895; Gams, 1925]. В середине ХХ в. в СССР вид считался перспективной кормовой культурой семейства бобовых как долголетнее растение в агроценозе [Бобров, 1947, Жуковский, 1971]. Однако интродукция вида началась только в 1970-е годы в СО РАН [Пленник, 1982, 1991]. В последнюю четверть века в Российской Федерации вновь появился интерес к данному виду, возобновилась селекционная работа по выведению адаптированных сортов к местным природным условиям с целью широкого внедрения его в производство. В настоящее время в РФ внедрены два сорта клевера паннонского – Премьер (2010 г.) и Аник (2012 г.) [Госреестр…, 2017].
Определенный вклад в теорию и практику возделывания клевера паннон-ского в разные годы внесли Е.Ф. Вульф (1944), И.В. Ларин (1951), Р.Я. Пленник (1995), Е.А. Ильина (1978), Р.И. Багаутдинова (1987), Е.В. Жмудь (1993, 1997), Г.С. Стефанович, С.А. Зимницкая (2011), Е.В. Боголюбова (2012, 2017), Е.Г. Арзамасова (2014, 2017), А.Н. Кшникаткина (2007, 2015, 2017), С.А. Кшникаткин (2015), М. В. Горбунов (2016), М.А. Грипась (2017) и др.
Вместе с тем, ряд известных исследователей [Раменский и др.,1956; Дмитриев и др., 1974; Вавилов и Балышев, 1984; Ларин и др., 1991; Коло-3
мейченко, 2015 и др.] данный вид как кормовую культуру не упоминают. Однако на основании данных научной литературы клевер паннонский имеет перспективу для внедрения в производство и необходимо совершенствовать технологию возделывания этой культуры для производства корма в условиях лесостепной зоны Западной Сибири.
Цель исследований – разработать приемы возделывания клевера паннонского в одновидовых и смешанных посевах по покровным и беспокровным посевам для условий лесостепной зоны Западной Сибири.
Задачи исследований:
– выявить лучшую покровную культуру для посева клевера паннонского;
– провести анализ изменения плотности посевов клевера паннонского сорта Премьер в разные годы в зависимости от нормы высева семян в чистых, бинарных и поливидовых посевах;
– определить урожайность и качество зеленой массы многолетних трав, возделываемых на корм в зависимости от нормы высева семян в чистых, в бинарных и поливидовых посевах;
– установить влияние нормы высева семян клевера паннонского в бинарных и поливидовых посевах на урожайность и качество зеленой массы;
– определить экономическую эффективность технологических приемов возделывания клевера паннонского в одновидовых и смешанных посевах.
Научная новизна. Впервые в условиях лесостепной зоны Западной Сибири выявлены оптимальные технологические решения производства зеленой массы клевера паннонского. Они заключаются в установлении наиболее целесообразной покровной культуры (ярового ячменя), использовании клевера паннонского в одновидовых и смешанных посевах на корм, оптимизации их нормы высева семян. Во второй год хозяйственного использования (в третий год жизни) клевер паннонский практически обеспечивает одинаковую продуктивность как в покровных, так и в беспокровных посевах. Среди бинарных травосмесей наибольший выход переваримого протеина (0,32 кг/т) обеспечила травосмесь клевер паннонский + клевер луговой. В поливидовых посевах наибольший выход кормовых единиц (4,25 т/га) получен в варианте клевер паннонский 50% + клевер луговой 50% + тимофеевка луговая 75%.
Практическая ценность и реализация результатов исследований.
Практическая ценность результатов исследований заключается в рекомендации в качестве покровной культуры ярового ячменя в технологии возделывания клевера паннонского. По выходу переваримого протеина и кормовых единиц целесообразно возделывать клевер паннонский в травосмеси с клевером луговым, а также в поливидовых посевах с клевером луговым (50%) и тимофеевкой луговой (75%).
Практические разработки внедрены на экспериментальном поле Государственного профессионального образовательного учреждения «Тяжинский агропромышленный техникум» (ГПОУ ТАПТ) в 2017 году. Практические разработки исследований включены в рекомендации производству «Возделывание кле-
вера паннонского в лесостепи Западной Сибири: методические рекомендации», удостоенные бронзовой медали Международной агропромышленной выставки «Агрокомплекс-2018» (Уфа, 2018). Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению «Агрономия» в ФГБОУ «Кемеровский ГСХИ», на семинарах руководителей сельскохозяйственных предприятий Кемеровской области.
Методология и методы исследования. Методология исследования основана на анализе отечественной и иностранной научной литературы, оценке использования природных условий лесостепной зоны Западной Сибири. Использованы общепринятые методы исследования в агрономии: полевой опыт, полевые наблюдения, лабораторные анализы, статистическая обработка экспериментальных данных.
Положения, выносимые на защиту:
– лучшей покровной культурой для посева клевера паннонского является яровой ячмень;
– на второй год хозяйственного использования (в третий год жизни) клевер паннонский обеспечивает одинаковую продуктивность растений по покровным и беспокровным посевам;
– побегообразование клевера паннонского в бинарных посевах с клевером луговым и тимофеевкой луговой отличается меньшей интенсивностью и зависит от вида компонента;
– с увеличением нормы высева семян клевера паннонского в поливидовых посевах полевая всхожесть семян уменьшается, но повышается устойчивость молодых побегов к неблагоприятным воздействиям окружающей среды. На третий год жизни клевер паннонский становится доминантом в посеве;
– оптимизация нормы высева семян и состава компонентов смешанных посевов повышает экономическую эффективность производства зеленой массы клевера паннонского в условиях Западной Сибири.
Личный вклад автора. Полевые опыты, полевые наблюдения, лабораторные исследования, статистическую обработку экспериментальных данных автор проводил лично. Самостоятельно подготовил и опубликовал основные положения диссертации в научных изданиях и в виде рекомендации производству.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Тенденции сельскохозяйственного производства в современной России» (Кемерово, 2013, 2014, 2016); «Наука и студенты: новые идеи и решения» (Кемерово, 2014); «Инновационные процессы в АПК» (Москва, 2014); «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (Барнаул, 2015); Энергосберегающие технологии в ландшафтном земледелии: материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 65-летию кафедры «Общее земледелие и землеустройство» (Пенза, 2016);«Социально-экономические и гуманитарные аспекты развития современного общества» (Уфа, 2016); «Вклад ученых в решение проблем
продовольственной безопасности» (Душанбе, 2016); «Состояние и перспективы увеличения производства высококачественной продукции сельского хозяйства» (Уфа, 2016); «Промышленность, сельское хозяйство, энергетика, инфраструктура: проблемы и векторы развития» (Екатеринбург, 2017); «Проблемы инновационного развития АПК: кадры, технологии, эффективность» (Казань, 2017); «Современное состояние, традиции и инновационные технологии в развитии АПК» (Уфа, 2018).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 21 научная работа, в том числе 4 в рецензируемых журналах, включенных в Перечень ВАК Минобрнауки Российской Федерации.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 149 страницах текста компьютерного набора, содержит 30 таблиц, 23 рисунка, 18 приложений. Состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций производству, библиографического списка, включающего 372 наименований, в т.ч. 17 – иностранной литературы.
Клевер паннонский (Trifolium pannonicum Jacq.) в кормопроизводстве
В биологическом смысле сельское хозяйство функционирует на основе пищевой цепи «почва-растения-животные-человек» в итоге для удовлетворения потребностей в пище человека – высшей фазы живого существа на Земле. Основным веществом, обеспечивающим функционирование этой цепи, является протеин или белок. Если жиры и углеводы могут быть заменены в процессе пищеварения белком, то белок ничем не заменим. Белок в продуктах животноводства может формироваться только из съеденного ими белка, другой способ неизвестен. Поэтому продуктивность и себестоимость продукции животноводства напрямую зависит от полного обеспечения рационов кормления дешевым белком. В современных условиях, при конструировании агроэкосистем в России не учитывается этот принцип и в рационе недостат до 20% белка, причем, имеющийся кормовой белок на 60 % состоит из импортного происхождения.
По данным Роспотребнадзора, как отмечает В.А. Петрук (2014), россияне потребляют избыточное количество жиров, углеводов, а 56,4% населения испытывает дефицит белка [с.23].
Известно, многолетние бобовые травы являются наиболее доступным агротехническим средством повышения урожайности сельскохозяйственных культур, лучшими предшественниками для всех культур севооборота [Вильямс, 1951, с. 321; Мосолов, 1952, с. 5; Башников, 1987, с.11]. Пласт многолетних бобовых трав не уступает как предшественник черному пару. Наряду с увеличением урожайности сельскохозяйственных культур после многолетних бобовых трав повышается качество их продукции [Аленин, А.Н. Кшникаткина, 2012, с. 5].
Клевер паннонский (T f um p cum Jacq.) относится к многолетним видам. Несмотря на малую распространенность культуры в кормопроизводстве, Е.Г. Бобров (1947) данный вид клевера включён в первую, древнюю, секцию [с. 195], значит, прямо или косвенно культура явилась источником корма животным, на которых человек охотился для добычи пищи с давних времен. Клевер паннонский, встречающий в диком виде в Средиземноморском регионе, относится, по утверждению Е.Ф. Вульф (1944), к группе флоры сохранившейся в настоящее время, представляющие «древние реликтовые остатки» [с. 212]. В иных случаях в научной литературе клевер паннонский называют венгерским. Например – Е.В. Вульф и О.Ф. Малеева (1969) в справочнике «Мировые ресурсы полезных растений (пищевые, кормовые, технические, лекарственные и др.» [с. 216]. В классическом труде «Центры происхождения культурных растений» академик Н.И. Вавилов (1967) Средиземноморский центр охарактеризовал как очаг, давший «отдельные оригинальные виды кормовых растений» [с.212], в т.ч. различных видов клеверов. В работе «Полевые сельскохозяйственные культуры СССР» П.П. Вавилов и Л.Н. Балышев (1984) данный вид как кормовую и декоративную не указывают [с.75], как и известный ученый в области кормопроизводства В.В. Коломейченко (2015) в учебнике «Кормопроизводство» [с.256], С.И. Дмитриева с соавторами (1974) в альбоме «Растения сенокосов и пастбищ» [с.35], в солидном труде сотрудников ВИК «Справочник по кормопроизводству» [Косолапов, Трофимов, Трофимова и др., 2014, с. 37]. Это также относится к коллективной работе «Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову», имеющая научно-практическую ценность и по настоящее время, под руководством Л.С. Раменского с соавторами (1956) [с.430], учебнику «Луговодство и пастбищное хозяйство» [Ларин, Агабабян, Работнов, 1990 с. 131].
Экологическая пластичность, высокая имунностойкость, засухо устойчивость, стабильность урожайности в разныепо агро метеорологическим условиям годы отмечено исследованиямис клевером паннонским в Белоруссии, в Украине, на Урале, в Поволжье и в Сибири [Кудинов, Кухарева, 1985; Кузнецова, Пленник, Рябой, 1986; Ильина, 1986; Купенко, 1993; Жмудь, 1995; Боголюбова, Агаркова, 2014; Кшникаткина, 2015; Боголюбова, 2015, 2016]. Ранее культура была рекомендована в качестве перспективного кормового растения, хорошо поедаемого большинствами видами скота [Ларин, Агабабян, Работнов, 1951; Жуковский, 1971, с. 663].
Клевер паннонский был известен и ранее. Например, на страницах популярной в XIX в России газете «Хозяинъ» М. Полещук (1895) подробно писал об опыте исследователя доктора Штеблера из Мюнхена с клевером паннонским. Данный вид клевера в это время начали широко возделывать на корм в странах Западной Европы [с. 847]. В этих странах, как отмечал H. Gams (1925), культура возделывалась также для декоративных целей.
В современных условиях клевер паннонский привлёк внимание исследователей и практиков благодаря продуктивному долголетию, высокой приспособляемости к условиям среды и слабой поражаемостью болезнями и вредителями [Боголюбова, 2016, с. 41]. Как бобовая культура, клевер паннонский повышает плодородие почвы, является лучшим предшественником в севообороте и продуктивным медоносом [Кшникаткина, А.Н. Тимошкин О.А., Аленин, 2012; Кшникаткина, Гришин, Семенчев, 2013, с. 43; Куликов, 2009; Терехин, 2014]. Шмели охотно посещают посевы клевера паннонского (рисунок 1).
И.С. Терехин (2014) для условий лесостепи Среднего Поволжья в целях получения энергонасыщенных и сбалансированных по сахаро-протеиновому отношению кормов, повышения плодородия почвы рекомендует клевер паннонский высевать в смеси с кострецом безостым и черноголовником многобрачным при 50 % норме высева [с. 253].
Исследования М.В. Горбунова (2015) из Пензинского ГСХА показали, что клевер паннонский 6-го года пользования как предшественник оказал положительное влияние на формирование урожая яровой пшеницы. Как утверждает автор, клевер паннонский, улучшая физико-химические свойства почвы, способствовал лучшему росту и развитию корневой системы растений: по пласту масса корней яровой пшеницы (3,68 т/га) была выше, чем по черному пару (3,31 т/га) на 11,2%. Урожай яровой пшеницы при возделывании по пласту клевера паннонского (3,32 т/га) был значительно выше, чем по черному пару (3,05 т/га). Увеличение урожайности яровой пшеницы, возделываемой по клеверу паннонскому 6-ого года пользования, было обусловлено возрастанием урожаяобразующих факторов – продуктивной кустистости, количества зерен в одном колосе, массы 1000 зерен. Увеличение урожайности зерновых культур происходило, прежде всего, за счет увеличения продуктивной кустистости и массы 1000 зерен [с. 39].
Клевер паннонский в смеси со злаковым компонентом отзывчив на микроэлементы и соответственно повышается количество и качество зеленой массы. В исследованиях И.А. Вороновой (2015) наиболее продуктивными были агроценозы травосмесей (клевер паннонский + черноголовник многобрачный) и (клевер паннонский + кострец безостый) при подкормке препаратом Альбит. Урожайность зеленой массы составила 27,8 и 28,5 т/га, выход сухого вещества – 7,0 и 7,2 т/га, кормовых единиц – 5,44 и 5,46т/га, переваримого протеина 0,67 и 0,69 т/га, обменной энергии – 64,8 и 65,2 ГДж/га [с.26].
Не однозначно влияние минеральных удобрений на бобово-злаковом травостое, которое существенно влияет не только на выход растительной продукции, но и на сохранность бобового компонента, который формирует урожай в последующие годы пользования агроценоза. В исследованиях С.А. Кшникаткина (2015) внесение азотных удобрений снижало долю клевера паннонского с 59,3 до 42,8% в первый год пользования, с 58,6 до 36,5% - во второй. Фосфорно-калийные удобрения усиливали устойчивость бобового компонента: доля клевера паннонского во второй год пользования увеличилась на 30% и составила 61,7% [с.88]. Под руководством данного автора исследования с минеральными удобрениями показали, что агроценоз клевера паннонского первого года жизни на фоне N60P90K120 характеризовался наибольшими показателями фотосинтетического потенциала 2,65 млн. м2 дн./га. На фоне Р60К90 показатели фотосинтетического потенциала (1,91 млн. м2дн./га.) были выше, чем в контроле на 25,6%, при увеличении дозы до Р90 К1120 (2,06 млн. м2 дн./га.) – на 35,5%. При внесении азота, фосфора, калия показатели чистой продуктивности фотосинтеза увеличились на 0,04 – 0,78 г/ м2 сутки. Анализ основных показателей фотосинтетической деятельности посевов клевера паннонского 1-го года пользования показали, что наиболее продуктивно работали посевы на удобренных вариантах. Так, площадь листьев клевера паннонского составила повариантам опыта 36,7 – 55,8 тыс. м2/га. Максимальную площадь листьев (55,8 тыс. м2/га) сформировали посевы клевера паннонского при внесении минеральных удобрений в дозе N60P90 K120 делают заключение авторы [Кшникаткина, Семенчев, 2013, с.23-24].
Плотность растений клевера паннонского в первый год вегетации по беспокровным и покровным посевам
Идея получения наибольшей продуктивности растениеводства за единицу площади посевов всегда оставалась первостепенной задачей, как среди исследователей, так и практиков. Это в свое время отмечал академик В.Л. Комаров (1931, 1954, 1961), указывая на то, что если в природе без содействия человека максимум растительной массы получается при большом разнообразии растений, входящих в одни и те же группировки, но нельзя использовать этот принцип работы с культурными растениями на пашне или говоря словами автора, когда «наступил седьмой период, период господства культурных растений». В результате «появились районы сплошной хлопковой культуры, сплошной культуры льна и др.» [Комаров, 1931, с. 4; Комаров, 1954, с. 475; Комаров, 1961, с.188]. Известный отечественный ботаник и исследователь растительного покрова Н.С. Камышев (1939) обратил внимание на необходимость изучения смешанных посевов как одного из путей повышения урожайности полевых культур [с. 11], где решается биологическая продуктивность в ее географическом аспекте с хозяйственной продуктивностью [Тахтаджян, Лебедев, 1974, с. 25].
В современных условиях рыночной экономики важно эффективное и интенсивное использование земли (пашни), как основного средства производства в сельском хозяйстве. При возделывании многолетних трав, как было отмечено в обзоре, большинство исследователей придерживаются в использовании покровных культур при посеве многолетних трав. Покровные культуры повышают производство продукции растениеводства в первый год использования пашни и ее продуктивность [Тюльдюков и др., 1992]. Однако есть и противоречивые суждения, когда ряд исследователей считают, что ресурс растений в поливидовых посевах ограничен из-за дефицита влаги и иссушения почвы [Юрцовский, 1967, с.16], с чем тоже нельзя не согласиться.
Для наших исследований важным было влияние различных видов покровных культур и беспокровного посева на рост и развитие клевера паннонского в последующие годы жизни и изучение эффективности использования пашни, что имеет немаловажное значение в условиях освоения современных технологий ресурсосбережений. Это справедливо отмечал в свое время академик В.Р. Вильямс (1931), что «потеря же целого года производительного использования площади одного поля полевого периода настолько ясно противоречит принципу повышения производительности труда в сельскохозяйственном производстве» [с.111].
Покровными культурами были использованы яровая пшеница, ячмень и овес на зерно. Исследования проводились в течение трех лет (2012-2014 гг.) с ежегодным посевом клевера паннонского под покров яровой пшеницы сорта Ирень, ячменя Ача и овса сорта Саян. Для сравнения продуктивности и эффективности беспокровного и покровного посева зерновых культур были произведены чистые посевы последних. За 2012-2014 гг. урожайность зерна зерновых культур покровного и беспокровного посева зависела от климатических факторов по годам исследований. Закономерно урожайность зерновых культур оказалась ниже в покровных посевах в сравнении с беспокровными.
Часто в научной литературе при оценке питательности кормов использует такой показатель как кормовая единица, равной питательности 1 кг овса. Однако, проведенные широкомасштабные исследования по анализу кормов в Сибирском ордена «Знак Почета» научно-исследовательском и проектно-технологическом институте животноводства СО РАСХН в 1970-е годы показали, что даже сам овес не всегда отвечает по питательности на 1 к.ед. Так например, овес лесостепной зоны Алтайского края составил 0,96 к.ед, из Кемеровской области – 0,90. Зерно овса со степной зоны Кемеровской области оказалось более питательным и составило 0,96 к.ед. [Корма Сибири…, 1988, с.77, с. 297]. Аналогичные даные были получены по другим зерновым культурам (яровая пшеница, ячмень, рожь и др.).
В наших исследованиях наибольшая питательность зерновых была получена в 2012 году, как одним из оптимальных лет по погодным условиям зоны. Питательность зерна овса составила 0,98; яровой пшеницы – 1,12; ячменя – 1,11 к.ед. (приложение 3 а).
В 2013 году урожайность зерна культур была наивысшей, хотя по питательности оказалась ниже в сравнении с 2012 годом. За счет урожайности зерновых сбор кормовых единиц превысил уровень предыдущего года (приложение 3 б).
Погодные условия 2014 года, как для покровных, так и чистых посевов оказался менее урожайным, для яровой пшеницы и овса. По питательности ячмень по сбору кормовых единиц показал выше от уровня 2013 года (приложение 3 в). Этому способствовали длительные дожди, когда ячмень влагу использовал более эффективно. В целом, за годы исследований питательность зерна по оценке кормовых единиц варьировала: у яровой пшеницы – от 1,10 до 1,12 при среднем показателе 1,11; у ячменя – от 1, 09 до 1,11 при среднем 1,10 и у овса – от 0,93 до 0,98 при среднем 0,95. Показатели качества зерна при покровном и без покровном способах посева отличались в пределах ошибки опыта, т.е. были одинаковыми.
Как показали исследования, урожайность зерна покровных культур, как и предполагалось, оказалась ниже в сравнении с чистыми посевами. Данное явление объясняется межвидовой конкуренцией с клевером паннонским. Подпокровная культура (клевер паннонский) в определенной степени использует влагу, элементы питания для роста и развития, что является причиной снижения продуктивности покровной культуры (таблица 3.1.1).
Посев чистых и покровных зерновых культур, подпокровной культуры клевер паннонский произвели в один день при физической спелости почвы: в 2012 году – 16 мая; в 2013 году – 9 мая и в 2014 году – 8 мая.
Всходы покровных культур появились на 4-5 сутки, подпокровной культуры – клевера паннонского 10-12 дней, а на беспокровных – 7-8 сутки.
В 2012 году полевая всхожесть семян клевера паннонского варьировала от 60% (беспокровные посевы) до 51% (под покров овса). Между покровными культурами наибольшая всхожесть семян клевера паннонского составила под пшеницей – 54% (приложение 4 а). Известно, что каждое культурное растение имеет идентичные физиологические особенности и устойчивость к неблагоприятным природным факторам, для формирования продуктивности требует природные ресурсы определенного количества. Здесь лимитирующим фактором является, прежде всего, влага. Например, транспирационный коэффициент яровой пшеницы составляет 400-450, ячменя – 350-450, овса – 400-600 [Исмагилов и др., 2011, с.53,63,73]. Затем – формирование травостоя культурных растений в первые периоды фаз развития, где со своим мощным развитием листьев первоначально отличаются овес и ячмень в сравнении с яровой пшеницей, затеняя поверхность подпокровной культуры.
В 2013 году всходы клевера паннонского отличались пониженной продуктивностью в сравнении с предыдущим сезоном. Общая всхожесть варьировала от 57% (чистые посевы) до 48,8% под покров овса. В течение вегетационного периода произошла гибель растений. По разным биотическим факторам гибель растений составила от 1,8 до 8,8 процентов. Наибольшая гибель растений клевера паннонского отмечалась под покров овса, что связано интенсивным использованием влаги и элементов питания из пахотного слоя почвы (приложение 4 б).
В 2014 году несмотря на продолжительные дожди, рост и развитие растений клевера паннонского, как и покровных культур было отмечено пассивностью. На беспокровных посевах всхожесть семян составила 54,0%, под покровными культурами варьировала от 41,2% (под овес) до 50,4% (под пшеницей). Сохранность растений в конце осенней вегетации варьировала от 127 растений шт./м2 по беспокровному варианту до 95,0 растений шт./м2 после уборки на зерно овса (приложение 4 в).
За годы исследований всхожесть семян без покрова составляла 57,0%. В течение вегетационного периода 3% всходов по разным причинам погибли. Процент полевой всхожести клевера паннонского подпокровными культурами варьировала от47,0 до 52%. Наиболее благоприятные условия для обеспечения полевой всхожести были отмечены под яровой пшеницей – 52%. Среди пленчатых культур наименьшая всхожесть обеспечена под овсом – 47,0% при 51,1% под ячменем. Снижение полевой всхожести под овсом объясняется интенсивным использованием растений элементов питания за счет повышения урожайности зерна и использования влаги. Закономерно снизилась сохранность растений в конце вегетации после уборки покровных культур – от 46,3 до 39,6% (таблица 3.1.2).
Густота стояния растений в поливидовых и чистых посевах в первый год жизни
В естественных условиях, отмечает Э. Рассел (1955), растения всегда растут в сообществе с растениями других видов. Только в сельском хозяйстве выращивание чистого посева какого-нибудь одного вида культурных растений стало традиционным. Хотя в субтропических и тропических странах крестьяне издавна выращивали растения нескольких видов на одном и том же поле [с.485]. В состав травосмеси с клевером паннонским включили такие виды, как клевер луговой и тимофеевка луговая. Для нас важно было изучить особенности роста и развития бобовых компонентов во времени, зная, что клевер луговой, как давно ассоциированная культура в Западной Сибири, будет иметь превосходство перед клевером паннонским, эффективно оказывать влияние на продуктивность травосмеси в первые годы поливидовых посевов.
Как отмечают И.А. Губанов с соавторами (1990), в агроценозах с клевером луговым доминируют другие бобовые (клевера других видов), мезофитные злаки, в т.ч. тимофеевка луговая, образуя ассоциации растительного сообщества. Для таких ассоциаций весьма характерна флуктуационная изменчивость, т.е. смена доминантов в разные годы. Сильно подвержен флуктуации и клевер луговой: годы с его ясно выраженным преобладанием в травостое («клеверные» годы) чередуются с сезонами, когда это растение почти исчезает [с.101]. Для тимофеевки луговой характерно развитие полидоминантных растительных сообществ, заметного отрицательного влияния другим растениям агроценоза не оказывает [с. 38]. В первый год развития клевера развиваются пассивно [Eliseev, Akmanaev, 2013, р. 1172; Богатырева, Акманаев, 2015, с. 17].
Полевая всхожесть в поливидовых посевах для исследуемых культур отличалась от чистых посевов: у клевера паннонского выше на 4%, на 10%, ниже у клевера лугового и на 17,4% ниже у тимофеевки луговой в варианте «25+50+100». Данные показатели в варианте «50+50+75» были следующими – 3,4%, 9,2% и 11,4% соответственно. В течение вегетации часть побегов по разным причинам в поливидовых вариантах погибли: 95,0-95,2% – у клевера паннонского, 94,2-94,4% – у клевера лугового и 97,1-98,1% – у тимофеевки луговой. На снижение плотности посевов влияли погодные условия и принцип конкуренции исследуемых трав за ресурсы. Ряд исследователей по клеверу паннонскому отмечают, что вид в первый год развивается медленно, особенно при беспокровом посеве [Кшникаткина, Галиуллин, 2007, с.15; 2017, с. 32; Кшникаткина, Пенкина, 2010, с. 23; Кшникаткина, Семенчев, 2013, с. 22, с.55; Кшникаткина, Горбунов, 2016, с. 35]. Наши исследования были подтверждены утверждениями выше отмеченных авторов в условиях лесостепной зоны Кемеровской области.
Норма высева также по-разному влияла на плотность растений в ценозе. В варианте «25+50+100» полевая всхожесть клевера паннонского отмечена выше в сравнении с чистым посевом на 4%, на 14,4% в варианте «50+50+75». Данное явление объясняем тем, что в варианте поливидовых посевов, где клевер паннонский имеет 50% от нормы высева, была отмечена низкая всхожесть семян в отношении к общему количеству высеянных, то есть, чем больше норма высева, тем больше будет снижена общая всхожесть. Особенно это убедительно выразилось в поливидовых посевах (приложение 13 а).
Рост и развитие многолетних трав в течение вегетации первого года жизни, их перезимовка зависит от подготовки почвы перед посевом [Cергеев, 1950, с. 66]. Тщательная подготовка почвы является основой в очищении поля от сорняков, прочном закреплении корневой системы перед зимовкой. Хорошо подготовленный корнеобитаемый слой обеспечит растения необходимым количеством элементов питания, уничтожению семян и корней дикой флоры, растущих до посева культурных многолетних трав. Отметим, что водно-воздушный режим почвы играет основную роль в симбиозе клубеньковых бактерий в фиксации биологического азота из почвенного воздуха. Биологическая фиксация воздуха – уникальный биологический процесс. При активной азотфиксации около 30% углеводов, синтезированных растениями в процессе фотосинтеза, затрачивается клубеньками на связывание азота воздуха [Посыпанов, 1993, с. 9; Кшникаткина и др., 2016, с. 40]. От развития многолетних трав первого года жизни в основном зависит продукционность растений в последующие годы хозяйственного пользования.
Вегетационный период 2013 года был относительно менее благоприятным в сравнении с 2012 годом – май месяц был дождливым и прохладным, что снизили полевую всхожесть семян многолетних трав. В целом полевая всхожесть клевера паннонского варьировала от 50,4% в варианте «50+50+75» до 57,0% в чистых посевах. Полевая всхожесть клевера паннонского с увеличением нормы высева (повышение на 25%) в варианте «50+50+75» повышает количество всходов, но за единицу посеянных семян густота снижается (-2,0% ) в сравнении с нормой высева 25% и на -7,4% в чистом посеве. Снижение полевой всхожести клевера паннонского в поливидовых посевах также происходит за счет интенсивных всходов клевера лугового.
Клевер луговой обеспечил 3,8% больше всходов в сравнении с клевером паннонским в чистых посевах, 8,0% – в варианте «50+50+75» и 5,6% в варианте «25+50 +100». Тимофеевка луговая в поливидовых посевах снизила полевую всхожесть в сравнении с чистым посевом. В варианте «25+50+100» данное снижение составило на 10%, в варианте «50+50+75» – на 13%. С увеличением нормы высева семян тимофеевки луговой повысилась полевая всхожесть растений. Как известно, после появления первых побегов (всходов) злаки начинают формировать боковые побеги, то есть куститься. Как отмечают В.В. Лющинский и Ф.В. Прижуков (1973), они образуются из почек узла (зоны) кущения. Боковые побеги первого порядка через некоторое время приобретают способность образовывать свои дочерние побеги, то есть боковые побеги второго порядка и т.д. [с. 117]. Поэтому уплотнение посевов тимофеевки луговой приснижении нормы высева в варианте опыта происходило двумя путями – за счет всходов семян и побегообразования от вегетативного органа (узла кущения).
Изменение нормы высева семян в поливидовых посевах повлияло на полноту всходов исследуемых растений. Так, при 100% норме высева тимофеевки луговой (4 млн шт. всхожих семян/га) в варианте «25+50+100» количество побегов бобовых компонентов составило 102 шт./ га, что на 27 побега меньше в варианте «50+50+75». Казалось бы, снижение нормы высева на 25% злакового компонента, увеличение на 25% клевера паннонского обеспечили суммарный прирост бобовых трав. Однако, общее побегообразование многолетних трав оказалось больше в варианте «25+50 +100» за счет интенсивной всхожести и побегообразования тимофеевки луговой. Суммарная всхожесть в данном варианте составила 318 растений, что на 36 шт./м2 больше от варианта «50+50+75» (приложение 13 б).
Таким образом, густота стояния растений первого года жизни исследуемых многолетних трав 2013 года посева зависила от нормы высева компонентов в поливидовых посевах. Снижение злакового компонента на 25%, увеличение бобового на 25% снизил суммарную полевую всхожесть на 12,8%.
Полевые всходы исследуемых многолетних трав 2014 года посева в чистых посевах варьировались от 54% у клевера паннонского до 62% у тимофеевки луговой. В поливидовых посевах были получены низкие показатели всхожести всех видов трав, в сравнении с чистыми. Для клевера паннонского данный показатель составил 48% в варианте «50+50+75» и 49,6% в варианте «25+50+100», что ниже от клевера паннонского в чистых посевах на 6,0% и 4,4% соответственно по вариантам. Полевая всхожесть клевера лугового оказалась ниже на 9,0% в обоих вариантах опыта. Тимофеевка луговая снизила полевую всхожесть на 7,5% и 13,0% соответственно по вариантам.
Увеличение нормы высева клевера паннонского на 625 тыс. шт. семян /га и снижение тимофеевки луговой на 1 млн. шт. снизили суммарное образование побегов на 34 растений в сравнении с вариантом «25+50+100». Данная тенденция сохранилась также в течение вегетационного периода.
В поливидовых посевах клевер паннонский испытывал угнетение со стороны других культур (клевера лугового и тимофеевки луговой), в результате которого сохранность растений за вегетационный период составил 90,0-90,3 процентов, при 94,1% в чистых посевах (приложение 13 в).
Урожайность и качество зеленой массы поливидовых посевов во 2-й год хозяйственного использования
На второй год хозяйственного пользования многолетние травы повысили продуктивность за единицу площади: урожайность зеленой массы варьировала от 13,75 (чистый посев клевера паннонского) до 25,0 т/га (поливидовой посев «50+50+75»).
Наибольшее содержание переваримого протеина в 1 т зеленой массе формировалось у клевера паннонского – 27 кг, наименьшее у тимофеевки луговой – 14,8 кг. Наибольший сбор перевариваемого протеина с 1 га обеспечила травосмесь «50+50+75» – 0,51 т. Данный вариант отличался наибольшим содержанием кормовых единиц – 5,1 т/га. Высокая питательность данной травосмеси объясняется увеличением нормы высева клевера паннонского на 25% и снижением тимофеевки луговой на 1/4. Г.С. Посыпанов (1993) отмечает, что при экстенсивном ведении растениеводства клеверо-тимофеечная смесь всегда продуктивнее, чем чистые посевы этих компонентов [с.169], что согласуется с нашими данными (приложение 17 а).
Таким образом, на второй год хозяйственного пользования травосмеси клевера паннонского 50% нормы высева семян, клевера лугового 50% и тимофеевки луговой 75% 2012 года посева повышают не только урожайность зеленой массы, но и питательность как в зеленой массе смеси, так и по выходу за единицу площади.
Погодные условия для многолетних трав 2013 года посева были менее благоприятными в сравнении с посевами предыдущего года. Урожайность зеленой массы варьировала от 14,5 (клевер паннонский) до 19,2 т/га (поливидовой посев «50+50+75»), хотя по накоплению кормовых единиц на 1 т уступил чистым посевам клевера паннонского (230 кг/т) и клевера лугового (225 кг/т). За счет наибольшей урожайности зеленой массы поливидовых посевов в варианте «50+50+75» показатель КПЕ с 1 га также был наибольшим. Содержание перевариваемого протеина в зеленой массе исследуемых многолетних трав варьировало от 13,8 кг/т у тимофеевки луговой до 25,0 кг/т у клевера паннонского. В варианте «50+50+75» выход перевариваемого протеина с 1 га выше, чем в варианте «25+50+100» за счет увеличения доли бобовых компонентов, в частности клевера паннонского и повышения урожайности. Известный ученый по клеверу паннонскому А.Н. Кшникаткина (2017) отмечает, что со второго года жизни доминантом травостоя является клевер паннонский, который наращивает свою ценотическую активность к третьему году жизни [с.101]. Это подтвердилось в наших исследованиях по питательности зеленой массы, показателем которой является содержание перевариваемого протеина: у клевера паннонского был наибольшим – 25 кг/т в чистых посевах и на 1,0 кг/т выше в смеси «50+50+75» в сравнении с вариантом«25+50+100» (приложение 17 б).
Таким образом, посевы 2013 года на второй год хозяйственного использования обеспечили наибольшее содержание переваримого протеина в зеленой массе среди исследуемых травкоторый был отмечен у клевера панноноского – 25 кг/т. С.М. Михалев и Н.Н. Лазарев (2017) отмечают, что в организме животных, как правило, перевариваются только часть поглощенного сухого или органического вещества корма. Обеспеченность корма белком и содержанием в нем кормовых единиц характеризует кормопротеиновая единица (КПЕ) [с.12].
На второй год хозяйственного пользования 2014 года посевов содержание абсолютно сухого вещества зеленой массы исследуемых многолетних трав варьировало от 21,0 (клевер луговой) до 22,3% (тимофеевка луговая). Сбор КПЕ, как правило, зависит от состава травосмеси и урожайности зеленой массы. Наибольший сбор КПЕ обеспечил вариант «50+50+70» – 3,93 т/га. Наименьший сбор КПЕ был накоплен в чистых посевах тимофеевки луговой – 2,64 т/га. Зеленая масса клевера паннонского содержит наибольшее количество перевариваемого протеина – 28 кг/т, поэтому сбор КПЕ с 1 га составил больше, чем у клевера лугового (0,3 т). Содержание кормовых единиц в зеленой массе варьировал от 139 (тимофеевка луговая) до 232 кг/т (клевер паннонский). Среди травосмесей вариант с повышенной нормой высева клевера паннонского обеспечил наибольшую питательность – 194 кг к.ед./т, что на 23 кг к.ед./т больше в сравнении с вариантом «25+50+100» (приложение 17 в).
Таким образом, зеленая масса клевера паннонского накопила наибольшее количество перевариваемого протеина – 28 кг/т, наименьшее отмечалось на чистых посевах тимофеевки луговой – 18 кг/т. В.А. Бенц (1993) отмечает, что в кормопроизводстве Сибири многолетние травы возделываются как источники сырья для производства практически всех видов грубых, сочных и искусственно обезвоженных кормов [с. 42]. За годы исследований на второй год хозяйственного пользования клевер паннонский сформировал среднюю урожайность зеленой массы на уровне 14,45 т/га, что ниже на 2,05 т/га в сравнении с клевером луговым, на 3,15 т/га – тимофеевки луговой. Зеленый корм служит прекрасным источником легкодоступных питательных веществ для всех видов сельскохозяйственных животных. Сухое вещество молодой травы по энергетической питательности и содержанию протеина близко к концентрированным кормам, но превосходит их по биологической ценности. В среднем, в сухом веществе травы содержится 20-24% протеина [Венедиктов и др., 1988, с. 8]. В наших исследованиях клевер паннонский выделился наибольшей питательностью зеленой массы – 27 кг/т, что превысил данный показатель на 3 кг у клевера лугового, 12,8 кг – тимофеевки луговой.
Известный специалист в области кормопроизводства Т.А. Фаритов (2005) отмечает, чтов сухом веществе содержание сырого протеина должно быть не менее: для злаковых трав –13%, для бобовых трав – 17% [с. 38]. В наших исследованиях, без применения элементов интенсификации, данный показатель оказался пониженным – у тимофеевки луговой – 9,3%, клевера паннонского – 12,5%, клевера лугового – 12,0%. Данное явление объясняем недостаточным синтезомв период вегетации растений органических веществ, в частности протеина.
Известный отечественный агроном И.Н. Клинген (1960) в свое время будущий руководителем экспедиций, тщательно описал крестьян Индии, Египта, Китая умело возделывающих смешанные посевы. В наших исследованиях на второй год хозяйственного пользования урожайность травосмесей была выше в сравнении с чистыми посевами компонентов. Увеличение нормы высева клевера паннонского до уровня клевера лугового (на 25%) позволили повысить общую продуктивность травосмеси, несмотря на снижение нормы высева тимофеевки луговой на 25%.
Протеин кормов является необходимым для построения белка тела животных и молока. Белки являются необходимой составной частью ферментов, гормонов, иммунных тел и других жизненных веществ, с помощью которых осуществляется и регулируется обмен веществ или создается защита организма [Хазиахметов, 2011, с. 21]. В наших исследованиях клевер паннонский и клевер луговой на варианте «50+50+75» не только уплотнили травостой, но и увеличили выход переваримого протеина с 1 га – 0,46 т/га, что выше на 0,17 т/га в варианте «25+50+100», тем самым зеленая масса травосмеси повысила свою питательность (таблица 3.4.5).
Таким образом, в поливидовых посевах травосмеси повышают продуктивность посевов компонентов в сравнении с чистыми посевами.
Наибольший выход кормовых единиц с 1 га получен в варианте «50+50+75» – 4,24 т/га. За счет наибольшей урожайности зеленой массы данного варианта сбор перевариваемого протеина составил 0,46 т/га – максимальный показатель по опыту, хотя в зеленой массе он содержится меньше в чистых посевах клевера паннонского (- 6,6 кг/т), клевера лугового (- 3,6 кг/т). На второй год хозяйственного пользования клевер паннонский обеспечил наибольший выход перевариваемого протеина в зеленой массе 27,0 кг/га, 244 кг/т кормовых единиц.