Повышение продуктивности однолетних кормовых культур в смешанных посевах в орошении на светло-каштановых почвах волго-донского междуречья
На правах рукописи
ЗАПОРОЖЦЕВ ПЕТР ВИКТОРОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ОДНОЛЕТНИХ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР В СМЕШАННЫХ ПОСЕВАХ В ОРОШЕНИИ НА СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ Специальность 06.01.02 –мелиорация, рекультивация и охрана земель
Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук
Волгоград – 2009
Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» на кафедре почвоведения и общей биологии
Научный консультант: академик РАСХН, доктор с.-х. наук, профессор Гаврилов Алексей Максимович
Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки и техники РФ, академик РАСХН, доктор технических наук, профессор Григоров Михаил Стефанович кандидат сельскохозяйственных наук Казаченко Сергей Викторович
Ведущая организация: ГНУ «Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий»
Защита диссертации состоится «» _ 2009 года в часов на заседании диссертационного совета Д 220.008.01 при Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии, по адресу: 400002, г.
Волгоград, пр. Университетский, 26, ауд. 214.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГСХА.
Автореферат разослан «» _ 2009 года и размещен на сайте Волгоградской ГСХА http://www.vgsha.ru Учёный секретарь диссертационного совета Е.А. Иванцова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Важнейшим условием эффективного ведения животноводства является наличие прочной кормовой базы, обеспечивающей полноценное кормление животных. Несмотря на значительное уменьшение поголовья животных в последние годы, напряжённость в обеспечении скота высококачественными, сбалансированными по питательным веществам кормами сохраняется.
Результаты научных исследований и накопленный производственный опыт убеждают в том, что при разработке зональных систем интенсивного кормопроизводства, особое внимание должно уделяться полевому кормопроизводству за счёт выращивания высокопродуктивных кормовых культур в орошении и на богаре.
В последние годы в стране и в Волгоградской области уделяется внимание развитию животноводства за счёт строительства новых животноводческих комплексов и поэтому проведённые исследования могут являться одним из основных направлений в разработке зональных систем кормопроизводства за счёт интенсификации производства кормов на орошении.
Цель и задачи исследований. Цель нашей работы заключалась в разработке системы приёмов возделывания и использования смешанных посевов однолетних кормовых культур, обеспечивающих получение в кормовых севооборотах устойчивых урожаев зелёной массы в условиях орошения.
Для реализации поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:
- изучить особенности роста и развития однолетних кормовых культур в смешанных посевах;
- установить в зависимости от состава агрофитоценозов динамику накопления зелёной массы, закономерности изменения продуктивности кормовых культур и качества урожая;
установить количественные и качественные параметры фотосинтетических показателей в смешанных посевах;
- изучить водный режим почвы, определить величины суммарного и среднесуточного водопотребления в смешанных посевах однолетних кормовых культур;
- дать агроэнергетическую и экономическую оценку полученным результатам.
Научная новизна. В результате исследований установлены закономерности формирования урожая зелёной массы в смешанных посевах однолетних кормовых культур в условиях орошения и влияние видового состава и долевого участия на продуктивность и питательную ценность корма. Изучены особенности фотосинтетической деятельности посевов, динамики накопления сухого вещества в зависимости от вида растений, состава фитоценоза, способов посева.
Установлены величины суммарного и среднесуточного водопотребления по межфазным периодам и в целом за вегетацию. Рассчитаны коэффициенты водопотребления и биоклиматические коэффициенты испарения.
Практическая значимость работы определяется разработкой и усовершенствованием научно-обоснованной технологии выращивания высокопродуктивных однолетних кормовых культур в смешанных агрофитоценозах. Рациональное сочетание водного и пищевого режимов почвы с учётом биологических особенностей изучаемых культур обеспечивает формирование урожаев кормовых смесей на уровне 51,0-58, т/га зелёной массы, при высокой энергетической и питательной ценности корма.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Особенности роста, развития и продуктивность однолетних кормовых культур в зависимости от способов посева и режима орошения;
2. Составляющие суммарного водопотребления смешанных посевов в зависимости от режима орошения;
3. Основные показатели фотосинтетической деятельности смешанных агрофитоценозов;
4. Питательная ценность однолетних кормовых культур в смешанных посевах;
5. Энергетическая эффективность возделывания однолетних кормовых культур в смешанных посевах при орошении.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области ( 1998-2002 гг.), на научно-практических конференциях, посвященных современным проблемам АПК ( Волгоград, 2004, 2005 гг.) Публикация результатов исследований. По материалам диссертационной работы опубликовано 5 статей, в том числе 3 статьи в издании, рекомендованном ВАК Минобразования и науки РФ – журнале Аграрный вестник Урала. – 2008, №10, №11, №12..
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, включает 34 таблицы и 17 приложений. Список использованной литературы содержит 234 наименования, в том числе иностранных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Условия и методика проведения исследований. Экспериментальные исследования по оценке продуктивности злаково-бобовых смесей однолетних кормовых культур проводились в полевых опытах ВНИИОЗ по программе 19.023-92 «Разработать структуру севооборотов с оптимальным насыщением бобовыми культурами для повышения энергетической ценности кормов и плодородия почвы при орошении» в ОПХ «Орошаемое».
Схема опытов и методика исследований. Решение поставленных задач осуществлялось проведением полевых опытов (1995…1997 гг.) и опытно-производственных экспериментов гг.), (2003…. сопровождающихся соответствующими наблюдениями и исследованиями.
С учётом ранее проведённых исследований и полученных результатов (З.П. Гудкова, Н.П. Мелихова) были изучены следующие варианты смесей однолетних кормовых культур при обычном рядовом посеве:
1. кукуруза + горох, 2. кукуруза + соя, 3. сорго + соя, 4. суданская трава + соя, 5. кукуруза + подсолнечник, 6. подсолнечник + суданская трава + соя, 7. сорго + суданская трава + соя, 8. кукуруза + сорго + соя.
Повторность опытов 3-х кратная, размещение систематическое, площадь делянки – 210 м2 (4,2х50 м), учётная площадь делянки – 50 м2.
При широкорядном способе посева с междурядьем 0,70 м изучались следующие варианты смесей:
1. кукуруза + подсолнечник + соя, 2. подсолнечник + суданская трава + соя, 3. сорго + суданская трава + соя, 4. кукуруза + сорго + соя.
Повторность опытов 3-х кратная, размещение систематическое, размеры делянок 420 м2 (8,4х50 м), учётная площадь делянки – 50 м2.
Изучали два режима орошения:
Поддержание предполивной влажности почвы в слое 0…0,7 м в период вегетации по схеме 70…75 % и 80…85 % НВ. Способ полива – дождевание ДДА-100 МА В опытах применялась следующая система применения удобрений:
N30Р90К60 – под основную обработку + N80 под предпосевную культивацию при рядовом посеве и N45 при посеве + N35 в подкормку (широкорядный посев).
Опыты закладывались и проводились в соответствии с требованиями методики полевого опыта (Б.А. Доспехов, 1985), методических указаний ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса (1987, 1996), методических указаний по программированию урожаев на орошаемых землях Поволжья (1984), методики полевого опыта в условиях орошения (ВНИИОЗ, 1983).
На всех вариантах опытов проводились наблюдения, учеты, анализы, предусмотренные программой исследований.
Исследования проводились на светло-каштановых почвах Волго Донского междуречья в опытно-производственном хозяйстве ВНИИОЗа «Орошаемое» Городищенского района Волгоградской области в орошаемом кормовом севообороте.
Мощность гумусового горизонта светло-каштановых почв составляет 0,27…0,28 м. Содержание гумуса изменяется в пределах 1,60…1,70 %, подвижного фосфора – 2,1…2,6 мг, обменного калия – 22,6…29,0 мг на 100 г почвы. Общая пористость пахотного слоя составляет 48,0…49,5 %, вниз по профилю уменьшается до 42,7…38,9 %.
На опытном участке наименьшая влагоёмкость уменьшается от 25,3…24,6 в слое почвы 0…0,2 м до 16,0…12,6 % в слое 0,7…1,0 м. В активном слое 0,7 м наименьшая влагоёмкость составляет 22,2%, в слое почвы 0…1,0 м – 19,6 %.
Полевая всхожесть и сохранность растений в смешанных агрофитоценозах. Определяющим фактором формировании высокого и полноценного урожая зелёной массы в изучаемых вариантах опыта является плотность стояния растений на единице площади, которая определялась нормой высева, полевой всхожестью и сохранностью растений к уборке.
Во все годы более высокая полевая всхожесть наблюдалась в двойных смесях для таких культур как кукуруза (85,7 – 89,3 %), подсолнечник (87,4 – 90,3 %), горох (78,6 – 80,6 %). В тройных смесях полевая всхожесть по годам исследований у кукурузы изменялась от 83,5 до 85,6 %, у подсолнечника - от 80,7 до 86,6 %, у сорго - от 68,6 до 71,4 %. Значительно ниже полевая всхожесть была у сои, которая в зависимости от состава смеси по годам составила от 40,3 до 64,3 %.
В среднем за три года полевая всхожесть при рядовом посеве у кукурузы в зависимости от состава смеси составила 88,8 – 89,2 %, у гороха – 80,5 %, у сорго - 67,6 – 77,8 %, подсолнечника – 80,6 – 88,9 %, суданской травы – 66, – 77,8 %, сои – 46,2 – 64,7 %.
При широкорядном посеве также более высокая полевая всхожесть характерна для кукурузы, где она в зависимости от состава компонентов изменялась от 83,3 до 86,6 %, у подсолнечника от 81,8 до 87,4 %, у суданской травы от 63,3 до 73,3 %, у сорго от 60,0 до 68,5 %, у сои от 50,7 до 61,5 %.
Сохранность растений при рядовом посеве составляла от 88,0 до 97,4 %, при широкорядном посеве - от 89,3 до 91,8 %.
Динамика накопления зелёной, сухой массы и продуктивность смешанных посевов. Во все годы проведения опытов в начальный период более активно формировали зелёную массу горох, подсолнечник, кукуруза. В фазе трубкования резко возрастала активность ростовых процессов и накопления зелёной массы у суданской травы, сорго и кукурузы. Наиболее высокие темпы формирования урожая зелёной массы в смесях соответствовали следующим фазам развития: «трубкование – вымётывание» у суданской травы, сорго, «вымётывание – образование початка» у кукурузы, «начало цветения – цветение» у подсолнечника, гороха и сои. В годы проведения исследований наиболее высокой урожайностью зелёной массы отличались смеси при рядовом посеве (табл. 1). Так, урожайность зелёной массы в смеси кукуруза + горох достигала 51,6 – 56,8 т/га, в смеси кукуруза + соя она составляла от 52,3 т/га (1995 г), до 61,2 т/га (1997 г). Высокая урожайность характерна также и для вариантов смешанных посевов кукурузы с подсолнечником и кукуруза + сорго + соя.
1. Урожайность зелёной и сухой массы в смешанных посевах в зависимости от способа посева, т/га (режим орошения 70…75%НВ) Годы исследований Среднее за года 1995 1996 Варианты опыта зелёная зелёная зелёная зелёная масса масса масса масса масса масса масса масса сухая сухая сухая сухая Рядовой посев (СЗС-9) Кукуруза + 51,6 10,8 56,8 11,5 55,4 11,9 54,6 11, горох Кукуруза + соя 52,3 10,4 60,5 11,6 61,2 12,5 58,0 11, Сорго + соя 34,8 6,5 43,4 8,0 47,5 9,2 41,9 7, Суданская трава 30,9 6,8 39,1 8,5 41,3 9,3 37,1 8, + соя Кукуруза + 49,4 11,5 53,3 12,1 56,3 13,9 53,0 12, подсолнечник Подсолнечник + суданская трава 48,0 9,4 52,1 9,8 53,2 10,8 51,1 10, + соя Сорго + суданская трава 30,1 7,1 37,8 8,8 40,1 9,6 36,0 8, + соя Кукуруза + 47,9 11,1 51,7 12,2 54,6 12,7 51,4 12, сорго + соя Широкорядный посев (СПЧ-6) Кукуруза + подсолнечник + 32,8 7,8 36,5 8,9 38,4 9,7 35,9 8, соя Подсолнечник + суданская трава 37,0 9,2 41,6 10,2 44,1 10,6 40,9 10, + соя Сорго + суданская трава 30,1 7,5 35,1 8,3 38,3 9,7 34,5 8, + соя Кукуруза + 20,6 5,1 26,4 6,3 30,7 7,8 25,9 6, сорго + соя НСР05, т/га Фактор А – 1,0510 1,1209 0,9200 способ посева Фактор В – 2,1019 2,2418 1,8400 смеси Фактор АВ 1,2871 1,3728 1,1268 Посевы изучаемых смесей широкорядным способом значительно уступали по урожайности рядовому посеву. Высокая плотность растений в рядке приводили к сильному вытягиванию стебля, угнетению таких растений как соя и суданская трава, у этих растений значительно выше был выпад за вегетацию.
Лучшие условия для формирования более продуктивных посевов отмечались в смеси с участием подсолнечника, кукурузы и сорго. Исходя из этих особенностей в наших полевых опытах урожайность в смеси кукуруза + подсолнечник + соя по годам исследований составляла от 32,8 до 38,4 т/га, в смеси подсолнечник + суданская трава + соя – от 37,0 до 44,1 т/га, в смеси сорго + суданская трава и кукуруза + сорго + соя – от 20,6 до 38,3 т/га.
При выращивании однолетних кормовых смесей важное значение приобретают вопросы оптимизации режимов орошения для получения максимально возможных урожаев. В задачу наших исследований входило изучение отзывчивости изучаемых смесей на повышенный режим орошения (при 80… 85 % НВ), что применительно к изученным технологиям выращивания однолетних кормовых культур в смешанных посевах проработаны ещё недостаточно, за исключением технологий выращивания этих культур в одновидовых посевах. По данным исследований В.М.
Киреева (1981);
И.П. Кружилина, В.П. Часовских, (1988), М.М. Оконова (1983);
С.В. Казаченко (1989);
В.И. Филина, М.М. Оконова (2004) и др.
кормовые культуры у которых хозяйственно-ценной частью урожая является надземная биомасса, предъявляют по сравнению с зерновыми культурами несколько повышенные требования к влажности почвы При режиме орошения 80 – 85 % НВ урожайность зелёной массы возрастала, но урожайность сухой массы повышалась незначительно (табл.
2).
Данные таблицы 2 показывают, что наиболее высокие урожаи зелёной массы при режиме 80…85 % НВ при рядовом посеве в среднем за три года формировали смеси кукуруза + соя (59,8 т/га), кукуруза + подсолнечник (55, т/га), кукуруза + сорго + соя (53,7 т/га). Более высокая урожайность при режиме 80…85 % НВ отмечалась в 1996 и 1997 гг, что связано с благоприятными гидротермическими условиями в период вегетации. При всех изученных соотношениях культур в смешанных посевах при режиме 70…75 % НВ в формировании общего урожая культур преобладало долевое участие в общей биомассе кукурузы, подсолнечника, сорго. В условиях повышенного режима (80…85 % НВ) при оптимальной плотности растений на единице площади повышалось долевое участие в общей биомассе суданской травы и сои. Наиболее высокие темпы накопления урожая также характерны для смесей с участием кукурузы, подсолнечника, сорго, суданской травы.
Следует отметить, что долевое участие сои, как наиболее ценного бобового компонента, в рядовом посеве в зависимости от состава травосмеси на режиме 70…75 % НВ изменялось от 15,6 % до 20,9 %. На режиме 80… % НВ долевое участие сои повышалось до 18,4 – 22,1 %, что позволяет получать корма с более высокой обеспеченностью белком.
2. Урожайность зелёной и сухой массы однолетних кормовых культур в смешанных посевах по годам исследований (режим орошения 80…85 % НВ), т/га Годы исследований 1995 1996 Варианты опыта зелёная зелёная зелёная масса масса масса масса масса масса сухая сухая сухая Рядовой посев (СЗС-9) Кукуруза + горох 53,1 10,9 57,0 11,6 55,8 10, Кукуруза + соя 53,6 10,5 62,1 11,9 63,8 12, Сорго + соя 37,4 6,8 48,7 8,8 49,8 9, Суданская трава + соя 35,7 7,8 42,3 9,3 46,5 10, Кукуруза + подсолнечник 50,8 11,6 56,8 12,9 59,5 13, Подсолнечник + суданская 51,0 9,8 56,4 10,8 51,9 10, трава + соя Сорго + суданская трава + соя 34,7 7,8 46,6 10,5 42,6 9, Кукуруза + сорго + соя 49,5 11,2 573 13,2 54,3 12, Широкорядный посев (СПЧ-6) Кукуруза + подсолнечник + 34,1 8,2 41,4 9,8 37,0 9, соя Подсолнечник + суданская 39,7 9,5 45,3 10,8 42,2 10, трава + соя Сорго + суданская трава + соя 32,3 7,8 37,4 8,5 40,4 10, Кукуруза + сорго + соя 28,7 6,9 35,1 8,8 33,7 8, НСР05, т/га Фактор А – способ посева 0,9609 0,7888 2, Фактор В – смеси 1,9218 1,5776 1, Фактор АВ 1,1768 0,9661 2, Фотосинтетическая деятельность растений в смешанных посевах, как основа формирования величины урожая кормовых культур. В оптимизации фотосинтетической деятельности растений в смешанных посевах, как показали проведённые нами исследования, важнейшая роль, наряду с условиями водообеспеченности и минерального питания, принадлежит соотношению и долевому участию культур в формировании урожая.
Определение основных показателей фотосинтетической деятельности в изучаемых фитоценозах проводили на рядовом посеве на следующих вариантах: кукуруза+соя, кукуруза+подсолнечник, подсолнечник+суданская трава+ соя, кукуруза+сорго+соя. На широкорядном посеве на вариантах:
кукуруза + подсолнечник+соя, подсолнечник+суданская трава+соя (табл. 3).
3. Основные показатели фотосинтетической деятельности посевов в зависимости от способа посева и режима орошения (среднее за три года) Урожай Максимальная ЧПФ, КПД * сухой площадь ФП, г/м2 в Варианты ФАР**, млн.м2·дней/га биомассы, листьев, сутки % тыс.м2/га т/га Рядовой посев, 70…75 % НВ Кукуруза + соя 11,5 52,2 1,827 6,3 2, Кукуруза + 12,5 46,8 1,638 7,6 3, подсолнечник Подсолнечник + суданская трава 10,0 51,1 1,788 5,5 2, + соя Кукуруза + 12,0 47,5 1,662 7,2 2, сорго + соя Широкорядный посев, 70…75 % НВ Кукуруза + подсолнечник + 8,8 38,4 1,344 6,5 2, соя Подсолнечник + суданская трава 10,0 42,4 1,484 6,7 2, + соя Рядовой посев, 80…85 % НВ Кукуруза + соя 11,7 53,1 1,858 6,3 2, Кукуруза + 12,7 48,6 1,701 7,4 3, подсолнечник Подсолнечник + суданская трава 10,4 55,2 1,932 5,3 2, + соя Кукуруза + 12,2 48,5 1,697 7,1 2, сорго + соя Широкорядный посев, 80…85 % НВ Кукуруза + подсолнечник + 9,1 39,6 1,386 6,5 2, соя Подсолнечник + суданская трава 10,2 44,6 1,561 6,5 2, + соя * - питательность 1 кг сухого вещества – 16,56 МДж, * - приход ФАР - 6806 млн.КДж/га Полученные основные показатели фотосинтетической деятельности агрофитоценозов (табл. 3) показывают, что посевы кукурузы в смеси с соей при площади листьев 52,2 тым.м2/га и фотосинтетическом потенциале (ФП) – 1,827 млн.м2·дней/га и чистой продуктивности (ЧПФ) – 6,3 г/м2 в сутки, формируют урожай сухой массы – 11,5 т/га с КПД ФАР – 2,7 %.
Смесь кукуруза + подсолнечник при максимальной площади листьев (46,8 тыс.м2/га), ФП – 1,638 млн.м2·дней/га и ЧПФ – 7,6 т/м2·сутки обеспечивают более высокий КПД ФАР – 3,0 %. Высокие показатели по величине ФП и ЧПФ характерны и для смеси кукуруза + сорго + соя (12 т/га сухой биомассы и КПД ФАР – 2,9 %).
При широкорядном посеве высокая продуктивность отмечалась в смеси подсолнечник + суданская трава + соя, где при максимальной площади листьев – 42,4 тыс.м2/га, при величине ФП – 1,484 млн.м2·дней/га и ЧПФ – 6,7 г/м2·сутки урожай сухой массы составил – 10,0 т/га, а КПД ФАР – 2,4 %.
Таким образом, на основании полученных экспериментальных данных можно утверждать, что видовой состав и долевое участие культур за счёт способа посева и его архитектоники при целенаправленном регулировании условий водного и питательного режимов почвы обеспечивает эффективное управление фотосинтетической деятельностью растений в смешанных посевах однолетних кормовых культур.
Водопотребление и его слагаемые в посевах однолетних злаково бобовых смесей. В практике орошаемого земледелия используются различные методы определения суммарного водопотребления. В наших исследованиях суммарное водопотребление определялось методом водного баланса по А.Н. Костякову, который широко применяется для расчёта суммарного водопотребления в различных почвенно-климатических зонах.
В последние годы для расчёта суммарного водопотребления используются биоклиматические методы, где наряду с изменением климатических факторов, учитывают и биологические особенности возделываемых культур в условиях оптимизации водного режима почвы.
Анализ структуры и величины суммарного водопотребления в среднем за три года по режимам орошения показывает, что при выращивании однолетних кормовых культур в смешанных посевах при весеннем сроке посева, даже в очень благоприятных условиях естественного увлажнения, суммарное водопотребление на 46,8 – 48,2 % обеспечивается за счет оросительной воды (табл. 4).
4. Слагаемые суммарного водопотребления в смешанных посевах однолетних кормовых культур, (среднее за 1995…1997 гг.) Оросительная Расход из Суммарное Осадки Режим орошения, норма почвы водопотребление, % НВ м3/га м3/га м /га м /га % % % 70…75 % НВ 1800 49,8 1275 35,3 539 14,9 80…85 % НВ 2133 55,3 1275 33,1 447 11,6 Доля использования продуктивных осадков в суммарном водопотреблении составила от 33,1 % (80…85 % НВ) до 35,3 % на режиме (70…75 % НВ). При этом суммарное водопотребление на режиме (70…75 % НВ) составило 3614 м3/га, на режиме (80…85 % НВ) – 3856 м3/га. В тоже время долевое участие поливной воды в общем расходе на режиме (70…75 % НВ) составило – 49,8 %, на режиме (80…85 %НВ) доля расхода поливной воды повышалась до 55,3 %.
Коэффициенты водопотребления в смешанных посевах однолетних кормовых культур. Исследования В.И.Филина (1987), В.М.Киреева (1981), С.В.Казаченко (1989), А.М.Гаврилова (1965, 1971, 1974, 1979), М.М.Оконова (1998) и др. показывают, что по мере оптимизации водного режима почвы, условий минерального питания, совершенствование технологии возделывания культур и способов полива, продуктивность сельскохозяйственных культур возрастает, что приводит к снижению коэффициентов водопотребления. В среднем за три года коэффициенты расходования влаги на образование единицы урожая в изучаемых вариантах на режиме 70…75 % НВ составили от 62,8 м3/га (кукуруза + соя), до 102, м3/га (сорго + суданская трава + соя). На режиме 80…85 % НВ минимальные значения коэффициента водопотребления характерны для вариантов кукуруза + соя (65,0 м3/га) и кукуруза + подсолнечник (69,6 м3/га) (табл. 5.).
5. Коэффициенты водопотребления в смешанных посевах однолетних кормовых культур в зависимости от режимов орошения, рядовой посев (среднее за 1995…1997 гг.) Урожайность зелёной Коэффициент водопотребления, м3/т массы, т/га Варианты 80…85 % 80…85 % 70…75 % НВ 70…75 % НВ НВ НВ Кукуруза + горох 54,6 55,3 66,3 69, Кукуруза + соя 58,0 59,8 62,8 65, Сорго + соя 41,9 45,3 88,2 87, Суданская трава + соя 37,1 41,5 99,4 94, Кукуруза + подсолнечник 53,0 55,7 69,7 69, Подсолнечник + суданская 51,1 53,1 71,0 72, трава + соя Сорго + суданская трава + соя 36,0 41,3 102,4 95, Кукуруза + сорго + соя 51,4 53,7 70,6 72, Биоклиматические коэффициенты испарения и среднесуточное водопотребление в смешанных посевах однолетних кормовых культур. В наших полевых опытах расчёт биоклиматических коэффициентов испарения проводили по уравнению Г.К. Льгова: Кt = Е/Т, где:
Е – водопотребление за расчётный период, мм;
Т – сумма среднесуточных температур воздуха за расчётный период, оС;
Кt – биоклиматический коэффициент расхода воды на 10оС для характерных периодов роста растений, мм.
Данные таблицы показывают, что высоких значений биоклиматического коэффициента в смешанных посевах по годам исследований не отмечалось. Это связано с незначительными изменениями в суммарном водопотреблении и суммой среднесуточных температур по годам исследований за период посев – укосная спелость.
В среднем за три года биоклиматический коэффициент за вегетационный период достигал 0,23 (табл. 6).
6. Биоклиматические коэффициенты испарения в смешанных посевах однолетних кормовых культур по годам исследований (70…75 % НВ) Суммарное Сумма водопотребление за среднесуточных Биоклиматический Годы период вегетации, температур за коэффициент, Кt период вегетации, оС мм 1995 378,6 1554 0, 1996 368,8 1525 0, 1997 336,7 1553 0, Среднее за 385,6 1544 0, 1995…1997 гг Установленные значения биоклиматических коэффициентов в смешанных посевах однолетних кормовых культур могут быть использованы для расчётов суммарного водопотребления за вегетацию по прогнозу среднесуточных температур, а также определения сроков полива.
Среди применяемых в орошаемом земледелии показателей оценки оптимальности водного режима особое место занимает среднесуточное водопотребление.
В наших опытах среднесуточное водопотребление в смешанных посевах по годам исследований различалось незначительно и повышалось в связи с повышением температуры. Повышение степени увлажнения в большинстве случаях приводит к повышению среднесуточного водопотребления, В смесях с суданской травой максимальное среднесуточное водопотребление наблюдается в фазу выхода в трубку до выметывания при максимальном объеме зеленой массы и достигает 16,9 мм. А в период от всходов до трубкования в среднем 4,3 мм.
Питательная ценность однолетних кормовых культур в смешанных посевах. Существенно увеличить производство растительного белка при возделывании однолетних культур можно за счёт выращивания кукурузы, сорго, подсолнечника, суданской травы в смеси с однолетними бобовыми культурами соей и горохом. В современных условиях при ограниченных возможностях применения минеральных удобрений важен дифференцированный подход к использованию однолетних кормовых культур с учётом ботанического состава и биологических особенностей. Так, наряду с рациональным применением удобрений (N110Р90К60), водосберегающего режима орошения (70…75 % НВ), позволило повысить урожайность и качество получаемой зелёной массы.
Исследования показали, что в биомассе кукурузы в смеси с горохом содержание «сырого» протеина на сухое вещество составило 10,83 %, в смеси кукуруза + соя – 11,52 %, сорго + соя – 11,6 % (табл. 7). Более высокое содержание «сырого» протеина было в смеси суданская трава + соя, где этот показатель достигал – 12,43 %, а самое низкое содержание протеина было в смеси кукуруза + подсолнечник – 9,12 %.
При включении бобового компонента существенно возрастает питательность и содержание обменной энергии в корме. По содержанию ОЭ в сухом веществе выделялись смеси суданская трава+соя - 9,56МДж/кг, сорго+соя МДж/кг. Близки к этим показателям и смеси -9, подсолнечник+суданская трава+соя и сорго+суданская трава+соя - 9,48 - 9, МДж/кг сухого вещества.
7. Химический состав и питательная ценность зелёный массы одно летних кормовых культур в смешанных посевах (среднее за 1995 … 1997 гг.) Содержание в 1 кг Содержание ОЭ в 1 кг Химический состав, % от сухого вещества Выход с урожаем сухой массы Урожайность сух.
«сырой» протеин массы, т/га корм. ед, т/га «сырой» жир клетчатки корм. ед «сырая» Варианты БЭВ зола ОЭ ОЭ Кукуруза + 11,4 10,83 2,13 31,40 10,63 45,01 0,70 9,32 7,98 106,2 9, горох Кукуруза + 11,5 11,52 2,26 31,15 10,55 44,52 0,71 9,38 8,16 107,8 9, соя Сорго + соя 7,9 11,60 2,31 30,23 10,22 45,64 0,77 9,52 6,08 75,2 9, Суданская 8,2 12,43 2,21 30,10 9,86 45,40 0,74 9,56 6,07 78,4 9, трава + соя Кукуруза + 12,5 9,12 2,12 32,80 11,65 44,31 0,67 9,08 8,37 113,5 9, подсолнечник Подсолнечник + суданская 10,0 10,55 1,98 30,25 11,32 45,90 0,72 9,48 7,20 94,8 9, трава + соя Сорго + суданская 8,5 10,35 2,13 30,15 10,80 46,57 0,73 9,49 6,20 80,6 9, трава + соя Кукуруза + 12,0 11,22 2,30 31,74 11,42 43,32 0,70 9,30 8,40 111,6 9, сорго + соя Продуктивность однолетних кормовых культур в смешанных посевах в производственном испытании. Опыты 1995…1997 годов показали, что после уборки изучаемых смесей, у которых укосная спелость достигает через 68 – 75 дней от посева, остаётся достаточный период для формирования второго урожая за счёт отавных культур или повторных посевов.
На варианте смеси с включением суданской травы изучали возможность получения второго урожая за счёт отавы суданской травы. В опытно производственном эксперименте 2003…2004 годов применяли систему удобрений, которая использовалась нами ранее в полевых опытах 1995…1997 годов. Для формирования отавы суданской травы после основного укоса вносили N30. Способ посева для смеси кукуруза + сорго + соя – широкорядный, для смеси суданская трава + соя – рядовой, режим орошения 70…75 % НВ. Способ полива – дождевание.
В опытах смесь кукуруза + сорго + соя высевалась сеялкой СУПН-8А в соотношении 6 рядков кукурузы, 2 рядка сорго. Соя высевалась совместно с кукурузой и сорго в один рядок. Норма высева кукурузы составила 60 – тыс. всхожих семян/га, сорго - 200 тыс.шт./га, сои – 130 тыс.всхожих семян/га, суданской травы – 2,0 млн. всхожих семян/га.
В среднем за два года урожайность смеси кукуруза + сорго + соя составила 58,7 т/га зелёной массы, при средней питательности 1 кг зелёной массы 0,26 корм. ед. и содержании в 1 кг зелёной массы 23 г переваримого протеина (табл. 8).
8. Урожайность однолетних кормовых культур в смешанных посевах при орошении (70…75 % НВ) Содержание в 1 кг Содержание Выход с урожаем, т Урожайность корма перев.
Варианты зелёной массы, протеина в корм. перев. корм. перев.
т/га корм ед/г ед. протеина ед. протеина 2003 год Кукуруза + 54,3 0,25 22 13,5 1,15 85, сорго + соя Суданская трава 35,0 0,22 25 7,7 0,87 112, + соя – 1-ый укос Отава 17,3 0,20 22 3,5 0,38 108, 2004 год Кукуруза + 63,1 0,28 25 17,6 1,57 89, сорго + соя Суданская трава 37,5 0,22 25 8,2 0,93 113, + соя – 1-ый укос Отава 18,7 0,18 20 3,3 0,37 112, Среднее за 2003 – 2004 гг Кукуруза + 58,7 0,26 23 15,2 1,35 88, сорго + соя Суданская трава + соя (в сумме 54,2 0,22 25 11,9 1,35 113, за 2 укоса) Продуктивность смеси суданская трава + соя в первом укосе достигала 35,0 – 37,5 т/га зелёной массы, во втором укосе (отава суданской травы) – 17,3 – 18,7 т/га зелёной массы. В сумме за два урожая продуктивность составила: зелёной массы – 54,2 т/га, кормовых единиц – 11,9 т/га, переваримого протеина – 1,35 т/га, при средней обеспеченности 1 корм. ед. – 113,4 г переваримого протеина.
Результаты производственной проверки показали, что кукуруза + сорго + соя является высокопродуктивной смесью, зелёную массу которой можно использовать как в системе зелёного конвейера, так и для приготовления силоса. Суданская трава + соя по продуктивности в системе двух урожаев способна формировать урожайность до 54,2 т/га, зелёную массу можно использовать в системе зелёного конвейера и для приготовления сенажа.
Энергетическая эффективность возделывания однолетних кормовых культур в смешанных посевах при орошении. Современные интенсивные технологии возделывания кормовых культур в орошении требуют более высоких энергетических затрат, что связано с применением энергонасыщенных машин и механизмов, удобрений и т.д.
В наших опытах оценку биоэнергетической эффективности вели по уравнению:
Кээ = Qу/Qс, где Кээ – коэффициент энергетической эффективности;
Qу – энергия накопления в хозяйственно-ценной части урожая, которая рассчитывается путём умножения урожайности сухой массы на её калорийность, Мдж/га;
Qс – совокупная энергия, израсходованная на технологические операции, МДж/га.
С энергетической точки зрения возделывание культур считается эффективным, если обеспечивается следующее условие: Qу Qс и Кээ 1.
Исследования и расчёты показали, что сравнительно велики прямые затраты совокупной энергии на возделывание и затраты на водоснабжение.
Так, в структуре затрат совокупной энергии наибольший удельный вес занимают затраты на проведение поливов (22,1 – 32,6 %) и технологические затраты связанные с возделыванием и уборкой урожая (63,5 – 68,1 %).
Показатели энергетической эффективности выращивания однолетних кормовых культур проведены при рядовом посеве и режиме 70…75 % НВ в табл. 10.
Данные энергетических затрат показывают, что выращивание однолетних кормовых культур в смешанных посевах в орошении по разработанной технологии обеспечивает достаточно высокую энергетическую эффективность. Величина Кээ по вариантам опыта составила от 1,42 в смеси сорго + соя, до 1,81 в смеси кукуруза + горох, 1,83 в смеси кукуруза + сорго + соя, 1,85 в смеси кукуруза + подсолнечник.
Полученные результаты убедительно подтверждают ранее сделанные выводы, о более высокой продуктивности однолетних смесей с участием кукурузы, подсолнечника, сорго, суданской травы (табл. 9) 9. Энергетическая эффективность выращивания однолетних кормовых культур в смешанных посевах (рядовой посев, 70…75 % НВ) в среднем за три года исследований Выход с урожаем, Затраты ОЭ т/га Энергоёмкость Варианты энергии, урожая, Кээ т корм. ед, МДж сухого корм.
МДж/га МДж/га вещества единиц Кукуруза + 11,4 7,98 58630 106248 1,81 горох Кукуруза + 11,5 8,16 58910 107870 1,83 соя Сорго + соя 7,9 6,08 52750 75208 1,42 Суданская 8,2 6,06 52340 78392 1,50 трава + соя Кукуруза + 12,5 8,37 61270 113500 1,85 подсолнечник Подсолнечник + суданская 10,0 7,20 55700 94800 1,70 трава + соя Сорго + суданская 8,5 6,20 53512 80665 1,50 трава + соя Кукуруза + 12,0 8,40 60920 111600 1,83 сорго + соя ВЫВОДЫ 1. В орошаемом кормопроизводстве в системе основных и промежуточных посевов весьма перспективны смешанные посевы с участием кукурузы, сорго, суданской травы, сои, подсолнечника и гороха.
Продуктивность смешанных посевов лимитируется главным образом дефицитом почвенной влаги, питанием, видовым составом и соотношением компонентов в смеси.
2. Ростовые процессы в смешанных посевах определяются биологическими особенностями культуры, полевой всхожестью и погодными условиями.
В среднем за три года полевая всхожесть при рядовом посеве в зависимости от состава смеси у кукурузы составила 83,8 – 89,2%, у гороха 80,5 %, у сорго – 67,6 – 72,7 %, подсолнечника – 80,6 – 88,9 %, суданской травы – 66,2 – 77,8 %, сои – 46,2 – 64,7 %.
3. Сохранность растений в смешанных посевах выше у крупносеменных культур (кукуруза, подсолнечник, горох), которая составила от 92,0 до 97,4 %, у мелкосеменных культур (сорго, суданская трава) и сои она снижалась до 87,4 %.
4. Наиболее высокие темпы формирования урожая зелёной массы наблюдались в смесях с участием кукурузы, подсолнечника, суданской травы.
Наиболее высокой урожайностью зелёной массы отличились смеси при рядовом посеве. Так, урожайность зелёной массы в смеси кукуруза + горох достигала 51,6 – 56,8 т/га, кукуруза + соя – 52,3 – 61,2 т/га, кукуруза + подсолнечник – 49,4 – 56,3 т/га, кукуруза + сорго + соя – 47,9 – 54,6 т/га.
5. В агроклиматических условиях зоны исследований наиболее высокую отдачу орошаемые культуры обеспечивают при режиме 80…85 % НВ. При уровне планирования урожаев порядка 50 – 60 т/га целесообразно применение режима орошения 70…75 % НВ. При всех изученных соотношениях культур в смешанных посевах при режиме 70…75 % НВ в формировании общего урожая культур преобладало долевое участие в общей биомассе кукурузы, подсолнечника, сорго. В условиях повышенного режима (80…85 % НВ) при оптимальной плотности растений повышалось долевое участие суданской травы, сои.
6. В структуре суммарного водопотребления доля оросительной воды при режиме 70…75 % НВ составляла 46,8 %, при режиме 80…85 % НВ – 48,2, почвенных влагозапасов соответственно – 15,9 и 13,5 %.
Коэффициенты водопотребления более высокими были в смеси с участием суданской травы, сои – 80,4 – 94,8 м3/т, значительно ниже в смеси с участием кукурузы, подсолнечника – 55,5 – 59,6 м3/т.
Значительных различий значений биоклиматического коэффициента в изучаемых смесей не отмечалось (0,20 – 0,24), что связано с незначительными изменениями в суммарном водопотреблении и суммой положительных температур по годам исследований за период «посев – укосная спелость».
7. В оптимизации фотосинтетической деятельности растений в смешанных посевах значительная роль принадлежит соотношению и долевому участию культур в формировании урожая.
Максимальные значение листового индекса характерны для рядового посева для смесей кукуруза + соя (50,4 – 55,0 тыс.м2/га), подсолнечник + суданская трава (43,6 – 56,0 тыс.м2/га), кукуруза + сорго + соя (42,9 – 54, тыс. м2/га) при величине ФП соответственно 1,638;
1,788;
1, млн.м2·дней/га.
Повышение режима до 80…85 % НВ увеличивает индексы листовой поверхности, ФП, но при этом показатель ЧПФ несколько снижается.
8. Масса пожнивно-корневых остатков и их распределение в пахотном слое (0…0,3 м) зависит от состава смеси, биологических особенностей культуры. В среднем, более высокое накопление воздушно-сухо массы корней характерно для смеси кукуруза + подсолнечник (3,48 т/га), подсолнечник + суданская трава и кукуруза + соя (3,40 т/га).
9. При выращивании однолетних кормовых культур в смешанных посевах включение бобовых оказывало положительное влияние на питательность и энергетическую ценность корма. Так, в биомассе кукуруза + горох содержание «сырого» протеина составило 10,83 %, в смеси кукуруза + соя 11,52 %, сорго + соя – 11,6 %, суданская трава + соя – 12,43 %.
В среднем в 1 кг сухой массы в изучаемых смесях содержится от 0, (кукуруза + подсолнечник) до 0,77 (сорго + соя) кормовых единиц и 9,08 – 9,52 МДж ОЭ.
10. Коэффициент энергетической эффективности (Кээ) по обменной энергии самый низкий в смеси сорго + соя (1,42), а самый высокий в смеси кукуруза + соя и кукуруза + сорго + соя (1,83).
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 1. В целях более рационального использования потенциала орошаемых земель и увеличения производства зелёных кормов в системе зелёного конвейера, для заготовки сенажа и силоса обеспечивают смеси с участием кукурузы, подсолнечника, суданской травы, сорго и сои.
2. В агроклиматических условиях полупустынной зоны для реализации потенциальной продуктивности смешанных посевов с участием кукурузы, подсолнечника, сорго целесообразно поддерживать режим орошения 70…75 % НВ, в смесях с участием суданской травы, сои – 80…85 % НВ.
3. Для обеспечения высокой продуктивности рекомендуются следующие нормы высева (тыс.шт.всхожих семян/га): кукуруза – 130;
соя – 130 – 150 ;
суданская трава - 1500 – 2000;
горох – 400;
сорго – 250;
подсолнечник – Список работ, опубликованных по теме диссертации 1. Запорожцев, П.В. Продуктивность бобово-злаковых смесей при орошении на светло-каштановых почвах Волгоградской области / П.В.
Запорожцев // Водосберегающие технологии сельскохозяйственных культур:
сб. научн. тр. - Волгоград, 2001. - С. 116-119.
2. Запорожцев, П.В. Смеси бобово-злаковых культур в севообороте важный фактор получения высококачественного корма в Нижнем Поволжье / П.В. Запорожцев // Водосберегающие технологии сельскохозяйственных культур: сб. научн. тр. - Волгоград, 2001. - С. 133-136.
3. Запорожцев, П.В. Влияние режима орошения на продуктивность однолетних кормовых культур на светло-каштановых почвах Волго Донского междуречья / П.В. Запорожцев // Аграрный вестник Урала. - 2008. № 10 (52). – С. 53-55.
4. Запорожцев, П.В. Фотосинтетическая деятельность растений в смешанных посевах – основа формирования высокопродуктивных агрофитоценов однолетних кормовых культур в смешанных посевах / П.В.
Запорожцев // Аграрный вестник Урала.- 2008. -№ 11 (53). – С. 26-28.
5. Запорожцев, П.В. Питательная ценность однолетних кормовых культур в смешанных посевах при орошении / П.В. Запорожцев // Аграрный вестник Урала.- 2008. -№ 12 (54). – С. 42-43.
Подписано в печать Формат 60Х84 1/16. Уч. изд. л. 1, Тираж 100. Заказ Издательско-полиграфический комплекс ВГСХА «Нива» 400002, Университетский проспект,