Режим орошения и особенности формирования высокопродуктивных семенных травостоев клевера лугового на орошаемых землях волго-донского междуречья
На правах рукописи
Болдырев Василий Викторович РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ СЕМЕННЫХ ТРАВОСТОЕВ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО НА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ 06.01.02 – Мелиорация, рекультивация и охрана земель 06.01.09 – растениеводство
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук
Волгоград, 2007
Работа выполнена в лаборатории многолетних трав ГНУ Всероссийский НИИ орошаемого земледелия Научные руководители - академик РАСХН, Заслуженный деятель науки РФ доктор сельскохозяйственных наук, профессор Кружилин Иван Пантелеевич;
доктор сельскохозяйственных наук, профессор Дронова Тамара Николаевна Официальные оппоненты - академик РАСХН, Заслуженный деятель науки и техники РФ доктор технических наук, профессор Григоров Михаил Стефанович;
кандидат сельскохозяйственных наук Горбунков Владимир Георгиевич Ведущая организация – ГНУ Прикаспийский научно-исследовательский ин ститут аридного земледелия
Защита состоится « » _2008 г. в часов на заседании дис сертационного совета Д 220.008.01 ФГОУ ВПО Волгоградской государствен ной сельскохозяйственной академии в ауд. 214 по адресу: 400002, г. Волгоград, Университетский проспект, 26.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Волго градская ГСХА».
Автореферат разослан « » _ 2007 г.
и размещен на сайте http www.vgsha.ru « » _ 2007 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук Е.А. Иванцова
Общая характеристика работы
Актуальность исследований. Исследованиями Всероссийского НИИ оро шаемого земледелия (И.П. Кружилин, Т.Н. Дронова, 1997) доказано соответствие почвенно-климатических условий Нижнего Поволжья для успешного возделыва ния нетрадиционной в засушливых условиях кормовой культуры клевера лугового на орошаемых землях. Однако расширение посевов ее в производстве сдержива ется отсутствием семян. Это и определило необходимость разработки технологии возделывания клевера на семена.
Основными предпосылками формирования высокопродуктивных травостоев семенного клевера нами были приняты рациональное сочетание водного и пищево го режимов почвы, обеспечивающих реализацию потенциала семенной продуктив ности растений, создание оптимальной плотности посевов, выбор наиболее адапти рованных к засушливым условиям высокопродуктивных сортов.
Изучению этих вопросов и были подчинены исследования, результаты кото рых представлены в диссертации. Проводились они в 2002 – 2005 гг. в ОПХ «Оро шаемое» ГНУ Всероссийский НИИ орошаемого земледелия в рамках выполнения Федеральной НТП Россельхозакадемии «Мелиорация».
Цель исследований сводилась к разработке режимов орошения высокопро дуктивных сортов клевера лугового, обеспечивающих при сочетании с внесением расчетных доз удобрений получение по годам жизни от 100 – 200 до 400 – 800 кг/га семян.
Программой исследований предусматривалось решение следующих основ ных задач:
выявить особенности динамики влажности активного слоя почвы и режима орошения клевера лугового, влияние водного режима почвы и внесения расчетных доз удобрений на формирование урожая семян, определить сочетание регулируе мых факторов, обеспечивающих получение различных уровней урожайности и наиболее полную реализацию генетического потенциала семенной продуктивности клевера;
определить водопотребление клевера по отдельным периодам роста и разви тия, установить коэффициенты водопотребления разновозрастных травостоев;
изучить особенности фотосинтетической деятельности посевов и динамику продуктивности клевера по годам использования в зависимости от условий водного и пищевого режимов почвы, сортового и возрастного состава;
разработать рациональные сочетания водного режима почвы и расчетных доз внесения удобрений для получения в первый год от 150 до 600, во второй – от до 800 и третий год жизни – от 100 до 400 кг/га семян клевера сорта ВИК 84 и сор тообразца 204;
по энергетическим и экономическим показателям оценить эффективность технологии возделывания клевера лугового на семена на орошаемых землях Волго Донского междуречья.
Научная новизна исследований. Впервые для почвенно-климатических ус ловий Волго-Донского междуречья научно обоснованы и экспериментально под тверждены сочетания водного режима почвы и доз внесения удобрений, позволяю щих получать от 100 – 150 до 600 – 800 кг/га семян клевера лугового.
Определены динамика суммарного и среднесуточного водопотребления кле вера разных лет жизни, которые приняты за основу разработки водосберегающих режимов орошения, рассчитанных на получение различных уровней урожайности, установлены параметры фотосинтетической деятельности, особенности формиро вания урожаев клевера по годам жизни.
Практическая значимость результатов исследований определяется разра боткой сочетаний научно обоснованных режимов орошения и расчетных доз внесе ния удобрений как элементов технологии возделывания клевера лугового на семе на, обеспечивающих получение в разные годы пользования от 100 – 150 до 600 – 800 кг/га семян.
Реализация результатов исследований. Производственная проверка лучших вариантов опыта проводилась в 2003 - 2007 гг. в ОПХ «Орошаемое», ОПХ «Россия» ВНИИОЗ и в хозяйствах Городищенского, Николаевского и Светлоярского районов на площади от 300 до 600 га.
Основные результаты исследований вошли составной частью в «Систему ведения сельскохозяйственного производства ОПХ «Орошаемое» (2003 г.), ре комендации «Возделывание клевера лугового на семена на орошаемых землях Нижнего Поволжья» (М., 2004), рекомендации «Ресурсосберегающие техноло гии возделывания клевера лугового на орошаемых землях Российской Федера ции»(М., 2005).
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертацион ной работы доложены и получили положительную оценку на конференциях мо лодых ученых ВГСХА, ученых советах ВНИИОЗ (2003 – 2005 гг.). По теме дис сертации опубликовано 8 работ, в том числе 2 в рекомендованных ВАК журна лах.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 162 страни цах машинописного текста и содержит введение, 6 глав, выводы и предложения производству, 13 рисунков, 41 таблицу в тексте и 26 в приложениях. Список использованной литературы включает 184 наименования, в том числе 8 ино странных авторов.
Основные положения, выносимые на защиту:
- особенности динамики влажности почвы на посевах семенного клевера с оценкой эффективности различных режимов орошения;
- обоснование режимов орошения и расчетных доз удобрений, обеспечи вающих получение с учетом сортовых и возрастных особенностей клевера лу гового от 100 – 150 до 600 – 800 кг/га семян;
- динамика величины и структуры водопотребления семенных посевов клевера при разных уровнях урожайности;
- динамика фотосинтетической деятельности посевов, симбиотическая активность и особенности формирования планируемой урожайности;
- оценка рекомендуемых режимов орошения и доз внесения удобрений при разных уровнях урожайности клевера лугового на семена на орошаемых светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья по энергетическим и экономическим показателям эффективности.
В первой главе представлены материалы по возделыванию клевера лу гового на семена, изложенные в работах П.И.Лисицына, Н.А. Мухиной и З.И.
Шестиперовой, А.С. Новоселовой и М.Ю. Новоселова, В. А. Тюльдюкова, И.П. Кружилина, Т.Н. Дроновой, М.М. Маликова и др. Это позволило опреде лить направление наших исследований по особенностям технологии возделы вания этой культуры на орошаемых землях.
Вторая глава содержит описание условий и методики проведения ис следований, которые проводились на светло-каштановых почвах Волго Донского междуречья в ОПХ «Орошаемое». Почвы опытного участка светло каштановые, тяжелосуглинистые, содержание гумуса – 1,42 - 1,70%, подвиж ного фосфора – 9,0 - 26,7, обменного калия 208 - 291 мг на кг почвы. Наи меньшая влагоемкость в активном (0,6 м) слое почвы составляет 22,2% массы сухой навески, плотность почвы – 1,38 т/м3.
По степени увлажнения вегетационного периода годы исследований ха рактеризовались следующим образом: 2002 – сухой (87 мм), 2003 и 2004 гг.
среднезасушливые (158 и 150 мм) и 2005 г. – средневлажный (205 мм).
Для решения поставленных задач полевые трехфакторные опыты в – 2005 гг. на посевах клевера лугового первого, второго и третьего годов жиз ни группировались по следующей схеме.
По фактору А изучались три варианта режимов орошения:
Вариант 1. Назначение поливов по предполивной влажности почвы в слое 0,6 м не ниже 60 % НВ в течение всего периода вегетации;
Вариант 2. Назначение поливов по предполивной влажности почвы в слое 0,6 м не ниже 70 % НВ в течение всего периода вегетации;
Вариант 3. Назначение поливов по предполивной влажности почвы в слое 0,6 м не ниже 70 % НВ до фазы цветения с последующим снижением ее до 60 % НВ.
По фактору В исследовалось влияние расчетных доз удобрений для по лучения планируемой урожайности по годам жизни:
Вариант 1. Получение в первый год 150, во второй – 200 и в третий год жизни – 100 кг/га семян – без удобрений;
Вариант 2. Получение в первый год 300, во второй – 400 и в третий год жизни – 200 кг/га семян - NPK1;
Вариант 3. Получение в первый год 450, во второй – 600 и в третий год жизни – 300 кг/га семян - NPK2;
Вариант 4. Получение в первый год 600, во второй – 800 и в третий год жизни – 400 кг/га семян - NPK3.
Фактор С включал сорта клевера лугового:
Вариант 1. ВИК 84;
Вариант 2. Сортообразец Посев клевера весенний, беспокровный, нормой 2 млн всхожих семян на гектар. Полную дозу фосфорных и калийных удобрений вносили в запас на три года под вспашку, азотные - весной, дифференцированными дозами в фа зы ранневесеннего отрастания и стеблевания, ветвления.
Поддержание заданных режимов влажности почвы по вариантам опытов осуществлялось вегетационными поливами дождевальной машиной «Мини Кубань – К» расчетными нормами 650 – 800 м3/га.
Уборку клевера проводили поделяночно напрямую после десикации по севов реглоном (5 - 6 кг/га) или двухфазным способом при побурении 75 80% бобов комбайном «Сампо» - 500.
Полевые многофакторные опыты закладывались в соответствии с требо ваниями методики полевого опыта и сопровождались необходимыми иссле дованиями и наблюдениями.
В третьей главе представлены результаты исследований по динамике влажности почвы, режимам орошения и суммарному водопотреблению семен ного клевера. Поливной режим клевера по годам исследований на посевах второго года жизни в варианте с поддержанием влажности в активном слое почвы не ниже 60% НВ характеризовался проведением 3-х поливов в 2003 г. и 2-х поливов в 2004 и 2005гг. нормой по 800 м3/га каждый. Межполивной пе риод в этом варианте опыта изменялся в пределах 16 - 24 дней. Оросительная норма составила соответственно 2400 и 1600 м3/га.
В варианте с предполивным порогом влажности почвы 70% НВ на посе вах второго года жизни было проведено 5 поливов в 2003 и по 4 полива в 2004-2005 гг. Межполивной период в этом варианте опыта изменялся от 9 до 19 дней, оросительная норма от 3250 до 2600 м3/га.
В варианте с дифференцированным порогом предполивной влажности 70 – 60 % НВ на посевах семенного клевера второго года жизни в 2003 г. было проведено 4 вегетационных полива, а в 2004 и 2005 гг. – по 3 полива. Межпо ливной период изменялся от 11 до 23 дней, оросительная норма - от 2750 до 2100 м3/га.
Необходимость в проведении первого вегетационного полива на посевах клевера второго года жизни во втором и третьем вариантах опыта, где поливы назначались при снижении влажности почвы до 70 % НВ наступала на 4 - дней раньше, чем в варианте с предполивной влажностью 60% НВ.
Суммарное водопотребление клевера изменялось по годам, определя ясь режимом орошения, продуктивностью посевов и метеоусловиями года.
Самое высокое численное значение его складывалось во все годы исследова ний на посевах в варианте с 70 %-ным предполивным порогом влажности: в первый год – 3,6, второй – 3,9 и третий год жизни – 3,8 тыс. м3/га. В варианте с дифференцированным порогом предполивной влажности суммарное водопо требление было несколько ниже и составляло соответственно по годам жизни 3,1, 3,5 и 3,3 тыс. м3/га. В варианте с назначением поливов при влажности % НВ оно снизилось соответственно до 2,7, 3,1 и 2,9 тыс. м3/га.
В первом варианте, где поливы назначались при влажности почвы 60 % НВ, доля оросительной воды в суммарном водопотреблении составляла 53,2 67,6, во втором варианте (70 % НВ) 66,2 - 77,6 и третьем (70 – 60 % НВ) - 60, - 72,6%. Доля участия почвенной влаги как и осадков в суммарном водопо треблении была самой высокой в первом варианте (табл. 1).
1. Суммарное водопотребление и его структура на посевах семенного клевера второго года жизни, 2003-2005 гг.
Атмос Ороситель- Запасы Суммарное Предполив ферные Годы ная норма почвенной водо ная влаж осадки иссле влаги потребление ность почвы, дований %НВ м3/га % м3/га % м3/га % м3/га % 2003 2400 67,6 622 17,5 528 14,9 3550 2004 1600 60,4 687 26,0 360 13,6 2647 2005 1600 53,2 1114 37,0 295 9,8 3009 среднее 1867 60,8 808 26,4 394 12,8 3069 2003 3250 77,6 622 14,9 314 7,5 4186 2004 2600 74,6 687 19,7 200 5,7 3487 2005 2600 66,2 1114 28,3 217 5,5 3931 среднее 2817 72,8 808 20,9 244 6,3 3868 2003 2750 72,6 622 16,4 414 11,0 3786 2004 2100 68,1 687 22,3 295 9,6 3082 70- 2005 2100 60,8 1114 32,3 240 6,9 3454 среднее 2317 67,3 808 23,5 316 9,2 3441 Среднесуточное водопотребление, коэффициенты водопотребления.
Анализ динамики среднесуточного водопотребления позволяет отметить, что по вышение предполивной влажности почвы до 70 % НВ сопровождалось увеличени ем средних расходов воды в сутки соответственно нарастанию вегетативной массы.
В период «стеблевание – ветвление» в варианте проведения поливов при снижении влажности почвы до 60 % НВ оно составляло по годам 14,3 – 18,8 м3/га, 70% НВ 20,1 – 26,3 и 70 – 60 % НВ - 14,5 – 26,0 м3/га.
В межфазный период «ветвление – бутонизация» объем потребляемой за сутки воды растениями в варианте 60 % НВ увеличился до 46,1 и 49,9 м3/га в ва риантах 70 и 70 – 60 % НВ. Максимального значения среднесуточное водопотреб ление достигло в межфазный период «бутонизация – цветение» и по вариантам допустимого снижения влажности почвы составляло: 60 % НВ - 57,0 – 61,2 м3/га, 70% НВ - 51,0 – 89,0 - и 70 – 60 % НВ - 51,4 – 89,0 м3/га.
В последующие периоды происходило постепенное снижение среднесуточ ного водопотребления клевера. При назначении поливов по влажности 60 % НВ оно уменьшалось до 46,9 – 44,3 в межфазный период «цветение – бобообразова ние» и 13,9 – 7,7 м3/га в период «бобообразование – созревание», при дифферен цированном режиме орошения – до 46,9 – 44,3 и 11,7 - 7,6 м3/га соответственно.
Коэффициент водопотребления. Клевер второго года жизни расходовал влагу значительно продуктивнее, чем в год посева. Поддержание влажности поч вы не ниже 60% НВ без внесения удобрений обеспечило получение 135 кг/га се мян сорта ВИК 84, а внесение удобрений расчетными дозами повышало их сбор до 285 – 296 кг/га. За счет повышения урожайности коэффициенты водопотребле ния клевера в вариантах с удобрением снижались до 10,8 – 6,8 против 22,7 м3/кг на контроле (табл. 2). Эта закономерность прослеживалась и по другим вариантам опыта, как на посевах сорта ВИК 84, так и сортообразца 204.
2. Коэффициенты водопотребления и затраты оросительной воды на еди ницу продукции семенного клевера второго года жизни, 2003-2005 гг.
Затраты оросительной Расчетные Коэффициент водопо воды на 1 кг семян, Предполивная требления, м3/кг дозы м влажность удобрений почвы, % НВ сортообразец сортообразец кг д.в./га ВИК - 84 ВИК - 204 б/у 22,7 21,6 13,8 13, N60P35K35 10,8 10,5 6,6 6, N90P55K55 7,1 6,9 4,3 4, N120P75K70 6,8 6,5 4,1 4, б/у 25,4 25,0 18,5 18, N60P35K35 11,4 11,1 8,3 8, N90P55K55 7,6 7,3 5,5 5, N120P75K70 6,4 6,3 4,7 4, б/у 18,3 17,9 12,3 12, N60P35K35 9,4 9,1 6,3 6, 70 - N90P55K55 6,3 6,1 4,2 4, N120P75K70 4,7 4,5 3,2 3, В четвертой главе представлены показатели формирования различных урожаев семенного клевера. Наиболее высокая интенсивность фотосинтетической деятельности как в вариантах без удобрений, так и на удобренных вариантах ха рактерны для посевов второго года жизни. Максимальная площадь листьев клеве ра этого года в варианте с предполивной влажностью 60 % НВ и внесения N120P75K70 составила 30,8, 70 % - 39,2 и 70 – 60 % НВ – 35,2 тыс. м2/га (табл. 3).
На посевах третьего года жизни общая закономерность нарастания площади листьев была аналогичной посевам второго года, но абсолютные значения их бы ли ниже. В значительной степени это связано с естественным старением и изре живанием травостоев клевера третьего года жизни.
Важная роль в формировании урожая принадлежит не только величине, но и продолжительности работы листовой поверхности в течение вегетации, фото синтетическому потенциалу. Численные значения фотосинтетического потенциа ла изучаемых сортов клевера лугового зависели от уровней влагообеспеченности и минерального питания растений. Максимальных величин этот показатель дости гал в вариантах с предполивным порогом влажности 70 % НВ и внесением удоб рений: в первый год – 1,050 – 1,162, во второй - 1,358 – 1,788, и в третий год жиз ни – 1,219 – 1,320 млн м2/га.
3. Основные показатели фотосинтетической деятельности клевера ВИК 84 второго года жизни, 2003 – 2005 гг.
Пред- Урожайность, Чистая полив- Макси- т/га Фотосин- продук ная Расчетные мальная тетический тивность влаж- дозы удобре- площадь потенциал, фото- сухой ность ний,кг д.в./га листьев, семян млн м /га синтеза, биомассы почвы, тыс. м /га г/м2.сут.
% НВ Без удобр. 20,2 1,021 3,55 2,56 0, N60P35K35 24,9 1,202 3,85 3,61 0, N90P55K55 27,7 1,358 4,38 3,79 0, N120P75K70 30,8 1,381 5,01 3,88 0, Без удобр. 26,1 1,288 3,84 3,85 0, N60P35K35 29,9 1,358 4,35 4,16 0, N90P55K55 35,7 1,640 4,69 4,76 0, N120P75K70 39,2 1,821 5,34 5,47 0, Без удобр. 24,0 1,286 4,02 3,76 0, N60P35K35 30,8 1,354 4,58 4,11 0, 70 - N90P55K55 33,8 1,651 4,64 4,75 0, N120P75K70 35,2 1,788 5,20 5,10 0, Чистая продуктивность фотосинтеза максимальных значений достигала также на посевах клевера второго года жизни. По сорту ВИК 84 она составля ла 3,85 – 5,34 г/м2сут. на удобренных вариантах, по сортообразцу 204 – 3,80 – 5,42 г/м2сут.
Из результатов опытов следует, что семенная продуктивность клевера в отличие от сухой биомассы в меньшей степени коррелирует с размерами пло щади листьев и фотосинтетическим потенциалом посевов. Наибольший уро жай семян формировался при оптимальных размерах фотосинтетического ап парата. В условиях лучшего увлажнения почвы (70 % НВ) вследствие усилен ного роста вегетативных побегов площадь листьев увеличивалось до макси мума, но заложившиеся цветки опадали, не сформировав головки. В этом ва рианте количество сохранившихся к уборке головок по годам колебалось от 16 до 35 % от заложившихся. При дифференцированном режиме орошения этот показатель повышался до 30 – 55 %.
В наших опытах независимо от сорта и года жизни посева на всех уров нях минерального питания наибольший урожай семян формировался при под держании дифференцированного режима влажности почвы (70 % НВ до цве тения и 60 % НВ в фазу плодообразования). Такой режим влажности почвы способствовал формированию максимальной площади листьев (21,8 – 40, тыс. м2/га) и наибольшей урожайности семян, соответственно 320 – 570 в пер вый, 410 – 840 во второй и 230 – 440 кг/га в третий год жизни. Это связано с тем, что поддержание предполивного порога влажности почвы 70 % НВ до цветения и последующее его снижение до 60 % НВ способствует ослаблению ростовых процессов, лучшему снабжению генеративных органов водой и пи щей и меньшему опадению цветков и бобов.
Формирование корневой массы и развитие симбиотического аппа рата клевера лугового. К концу вегетации первого года жизни клевера в по луметровом слое почвы сформировалось от 2,12 до 2,66 – 5,30 т/га корней, на посевах второго года масса корневых остатков изменялась по вариантам опы та от 3,75 до 5,86 – 8,00, а к концу вегетации третьего года жизни их количест во достигло максимума – 6,01 – 10,06 т/га.
Внесение удобрений способствовало увеличению накопления корней в варианте с предполивной влажностью почвы 60 % НВ на 15,8 – 21,5, 70 % НВ – на 25,3 – 36,8 и 70 – 60 % НВ – на 12,1 – 24,7 %. Во все годы исследований сортообразец 204 накапливал корневой массы больше в сравнении с ВИК на 0,02 – 0,18 т/га.
Определение содержания элементов питания показало, что в корневой массе клевера содержание азота на вариантах без удобрений составляет 1,55 – 1,58, фосфора 0,54 – 0,56 и калия 0,86 – 0,90 %. Внесение удобрений увеличи вало эти показатели, которые максимальных величин достигали при поддер жании предполивной влажности почвы – 70 % НВ: азота 1,60, фосфора 0,62 и калия 1,02 %.
Максимум развития клубеньковых бактерий на посевах всех лет прихо дился на период наиболее интенсивной жизнедеятельности растений, бутони зация – цветение. Так, на посевах ВИК 84 второго года жизни общее количе ство клубеньков в вариантах без удобрений изменялось от 35,8 до 46,0, в том числе розовых – от 15,6 до 20,0 шт./растение. При этом внесение азота дозами 60 и 90 кг д.в./га в варианте водного режима не ниже 70 и 70 – 60 % НВ не снижало симбиотическую активность – 60,3 – 72,3 и 35,8 – 39,6 шт., а увели чение дозы азота до 120 кг/га ингибировало симбиотическую активность кле вера, вследствие чего при общем количестве клубеньков 70,0 – 74,0 число ак тивных снизилось до 35,0 – 36,5 шт./растение.
При поддержании водного режима почвы не ниже 60 % НВ внесение азота дозами 90 и 120 кг/га сопровождалось снижением симбиотической дея тельности растений, что подтверждается уменьшением числа розовых клу беньков до 14,5 – 16,0, т. е. до уровня контроля (табл. 4).
Симбиотический аппарат сортообразца 204 был более мощным по срав нению с сортом ВИК 84. Даже к фазе плодообразования в варианте поддержа ния влажности почвы 70 % НВ общее количество клубеньков в его ризосфере составляло 32,3 – 47,5, в числе которых активных было 12,5 – 22,0, а у ВИК соответственно 28,5 – 37,3 и 11,2 – 17,0 шт./растение.
4. Симбиотический аппарат клевера лугового ВИК 84 на посевах второго года жизни по вариантам опытов, 2003 – 2005 гг.
Пред- Количество клубеньков, шт./раст. по фазам веге поливная Расчетные до- тации влажность зы удобре плодообра почвы, ний,кг д.в./га ветвление бутонизация..цветение..
зование % НВ Без удобр. 11,4 / 5,6* 18,6 / 9,8 35,8 / 15,6 20,8 / 8, N60P35K35 13,0 / 7,5 21,3 / 11,8 43,8 / 19,4 22,4 / 10, N90P55K55 15,5 / 9,0 22,0 / 12,2 43,6 / 16,0 24,5 / 9, N120P75K70 14,8 / 8,0 20,4 / 10,8 36,0 / 14,5 20,0 / 7, Без удобр. 16,7 / 7,8 24,5 / 11,4 44,0 / 20,5 28,5 / 11, N60P35K35 22,0 / 9,4 35,3 / 16,9 60,3 / 35,8 35,3 / 16, N90P55K55 24,5 / 12,0 41,8 / 18,3 72,3 / 38,5 37,3 / 17, N120P75K70 25,5 / 10,5 40,0 / 18,0 74,0 / 35,0 33,3 / 14, Без удобр. 16,0 / 8,0 20,8 / 10,5 46,0 / 20,0 23,0 / 8, N60P35K35 21,5 / 9,2 33,5 / 16,0 56,3 / 34,4 24,5 / 11, 70 - N90P55K55 25,8 / 12,4 44,0 / 18,5 69,5 / 39,6 27,0 / 13, N120P75K70 25,0 / 10,0 44,0 / 17,8 70,0 / 36,5 25,0 / 9, * В числителе – общее количество, в знаменателе – количество активных клубеньков Урожайность семенных посевов клевера лугового. Анализ полученных в исследованиях данных позволил установить закономерности получения разных уровней урожайности клевера по годам жизни семенных травостоев: зависимость урожайности от водного и пищевого режимов почвы, влияние сортовых особен ностей на семенную продуктивность клевера.
По данным А.Ф. Иванова (1977), В.Н. Чурзина (2001), Г.А. Медведева (2003), Т.Н. Дроновой (2004) и других исследователей многолетние бобовые травы максимально высокую урожайность семян формируют на посевах второ го года жизни. В наших исследованиях эти данные получили подтверждение и на посевах клевера на семена. Урожайность его на втором году жизни в зави симости от фона питания и режима орошения изменялась в среднем в пределах от 135 – 760 кг/га. Если эту продуктивность принять за единицу, то травостои первого года жизни формировали урожайность 0,65 – 0,75, третьего года – 0, – 0,55.
Максимально высокой продуктивностью, 365 – 760 кг/га, отличались по севы клевера второго года жизни в варианте с поддержанием дифференциро ванного режима влажности почвы (70 – 60 % НВ) и внесением расчетных доз удобрений. Поддержание постоянной предполивной влажности почвы не ниже 70 % НВ в течение вегетации не приводило к значительному повышению уро жайности, она изменялась в пределах 339 – 610 кг/га. Поддержание более высо кой влажности почвы по сравнению с дифференцированным способствовало большему образованию генеративных органов, но меньшей их сохранности.
Минимальная урожайность, в пределах 285 – 298 кг/га семян, формиро валась в варианте с поддержанием 60 %-ной предполивной влажности почвы и внесением удобрений (табл. 5).
В наших опытах как в год посева, так и в последующие годы жизни сор тообразец 204 по продуктивности устойчиво превосходил сорт ВИК 84. Пре вышение это выражалось дополнительным получением из расчета на 1 га от – 18 до 16 – 30 кг/га семян.
5. Урожайность клевера лугового разных лет жизни, 2002 – 2005 гг.
Предпо- ВИК 84 Сортообразец ливная кг/га, по годам жизни влажность Фон питания почвы, % первый второй третий первый второй третий НВ Без удобр. 102 135 78 117 142 NPK1 215 285 135 226 293 NPK2 233 292 157 243 297 NPK3 249 296 176 267 298 Без удобр. 128 152 82 140 155 NPK1 275 339 185 281 380 NPK2 335 510 272 342 530 NPK3 417 600 330 447 610 Без удобр. 140 188 105 153 192 NPK1 280 365 195 298 380 70 – NPK2 394 550 285 411 562 NPK3 490 727 367 505 760 НСР05 А 10,2-12,3 16,0-17,6 10,5-10, В 5,1-12,5 18,2-21,6 12,9-13, С 13,6-17,4 21,0-24,9 14,9-15, В пятой главе представлены результаты исследований по сочетанию регулируемых факторов, обеспечивающих получение запланированных уро жаев семян клевера лугового. Трехлетние исследования показали, что на се менную продуктивность клевера в большей или меньшей степени влияют густота стояния растений, кустистость, число ветвей и головок на них, семян в головке и масса семян. Важным показателем возможной продуктивности клевера является процент сохранившихся и вызревших цветочных головок.
На посевах второго года жизни среднее число генеративных стеблей колебалось от 132,0 до 225,0 шт./м2, головок на них от 198,0 до 519,0 шт./м2.
Количество головок на стебле находилось в прямой зависимости как от ре жима орошения, так и от фона питания и колебалось от 1,5 до 2,5 штук. Ко личество семян в них у растений второго года жизни было немногим выше, чем у растений первого года и колебалось от 42,7 на режиме 60 % НВ до 72, шт. на головке при дифференцированном режиме орошения. Максимальную семенную продуктивность, 42,6 – 84,1 г/м2, формировали посевы сортообраз ца 204 при поддержании предполивной влажности почвы до фазы цветения 70 % с последующим снижением ее до 60 % НВ и внесении расчетных доз удобрений (табл. 6).
В варианте водного режима с нижним порогом влажности 60 % НВ об разовывалось меньшее число генеративных органов, содержащих 32,3– 53, г/м2 семян. Поддержание более высокой влажности почвы, не ниже 70 % НВ, и внесение тех же доз удобрений обеспечило получение 38,4 – 66,8 г/м2 се мян, что на 19 – 29 % больше, чем в варианте с влажностью почвы не ниже 60 % НВ и на 22 – 23 % ниже, по сравнению с дифференцированным режи мом орошения.
Результаты исследований по структуре семенной продуктивности рас тений позволили нам разработать блок-схему формирования урожайности на уровне запланированной, в которой учитывалось взаимное влияние водного и пищевого режимов почвы, биометрические, фотосинтетические и струк турные показатели характеристики растений (рис. 1). Используя полученные данные, представляется возможным моделировать структуру посева клевера лугового. Например, для получения урожайности 200 кг/га семян в варианте дифференцированного водного режима почвы травостой клевера должен иметь 3,8 – 4,0 головки на одном растении, максимальную площадь листьев 24 – 29 тыс. м2/га и чистую продуктивностью фотосинтеза 4,0 – 4,3 г/м2 су тки. Для получения урожайности на уровне 400 кг/га семян посевы клевера за счет факторов интенсификации должны сформировать площадь листьев – 31 тыс. м2/га, массу семян на одном растении 0,63 г, а интенсивность фото синтеза повысить до 4,5 – 4,6 г/м2 сутки. Урожайность 600 – 800 кг/га обес печивается дифференцированным по фазам развития водным режимом поч вы, внесением высоких доз удобрений, способствующих образованию 5,8 – 8,0 головок на одном растении, формированию площади ассимилирующей поверхности 34 – 40 тыс. м2/га и чистую продуктивность фотосинтеза повы сить до 4,6 – 5,3 г/м2 сутки.
Анализ полученных данных свидетельствует о том, что во второй год жизни оба изучаемые сорта с отклонениями от -6,0 до -4,0% достигали уров ня урожайности 200 кг/га на естественном фоне плодородия почвы при со блюдении дифференцированного режима орошения. Поддержание диффе ренцированного водного режима почвы на фоне N60P55K55 способствовало получению с отклонениями от -8,8 до -5,0% урожайности семян 400 кг/га.
6. Сравнительная оценка семенной продуктивности сортов клевера лугового второго года жизни, среднее за 2003 - 2005 гг.
Сорт Предполивная Фон ввпита- Среднее число на Количество Количество Масса Урожайность, г/м влажность почвы, ниявв 1 м, штук головок на 1 семян в 1 го- % НВ стебле, штук ловке, штук семян, г стеблей головок Без удоб. 132,0 198,3 1,50 46,0 1,7 15, NPK1 163,3 269,7 1,63 66,0 1,9 32, NPK2 180,7 353,0 1,93 72,3 2,0 48, NPK3 190,3 355,7 1,87 73,0 2,0 50, Без удоб. 133,7 217,0 1,67 42,3 1,8 16, ВИК NPK1 183,0 369,7 2,00 56,3 1,9 38, NPK2 207,7 459,3 2,20 62,7 2,0 57, NPK3 225,0 533,7 2,33 63,0 2,1 66, Без удоб. 134,7 224,7 1,67 47,3 1,8 19, NPK1 169,3 315,0 1,87 64,3 2,0 40, 70 - NPK2 192,0 421,7 2,20 66,3 2,2 59, NPK3 217,7 508,7 2,40 72,3 2,2 81, Без удоб. 132,3 212,7 1,60 42,7 1,8 16, NPK1 168,7 271,3 1,60 68,7 1,4 33, NPK2 187,7 367,7 1,93 73,7 2,0 49, Сортообразец NPK3 194,3 386,3 1,97 72,0 2,0 52, Без удоб. 148,3 233,7 1,57 42,0 1,8 17, NPK1 181,3 369,7 2,00 60,0 2,0 39, NPK2 205,7 519,0 2,47 60,7 2,1 59, NPK3 224,3 558,0 2,47 59,3 2,2 68, Без удоб. 136,0 228,3 1,67 52,0 1,9 21, NPK1 172,7 325,3 1,87 63,3 2,2 42, 70 - NPK2 182,0 428,0 2,33 67,0 2,3 63, NPK3 214,0 516,3 2,40 72,3 2,3 84, Сорта:
ВИК 84, сортообразец Густота стояния расте ний на 1 м2 для плани руемой урожайности, штук.
200 кг/га: 56,2 – 60, 400 кг/га: 64,8 – 71, Фон питания для пла- Режим орошения диф 600 кг/га: 65,2 – 73, нируемой урожайности, ференцированный, 800 кг/га: 65,3 – 74, кг д.в./га: 70% до фазы цветения 200 кг/га: без удобрений и 60% НВ в после 400 кг/га: N60P35K35 дующие фазы 600 кг/га: N90P55K55 Оптимальная площадь 800 кг/га: N120P75K75 листьев для планируе мой урожайности, тыс. м2/га;
200 кг/га: 24,0-29, 400 кг/га: 30,4-30, 600 кг/га: 33,8-35, 800 кг/га: 35,2-40, Чистая продуктивность фотосинтеза для плани румой урожайности, г/м2 сутки:
200 кг/га: 4,02-4, Количество головок при Количество генера 400 кг/га: 4,58-4, планируемой урожайно- тивных стеблей на од 600 кг/га:4,64-4, сти на 1 растении, шт.: ном растении при пла 800 кг/га: 5,20-5, 200 кг/га: 3,79-4,00 нируемой урожай 400 кг/га: 4,54-4,88 ности, шт.
600 кг/га: 5,80-6,47 200 кг/га: 2,40-2, 400 кг/га: 2,43-2, 800 кг/га: 6,94-7, Масса семян с 1 раст.
600 кг/га: 2,49-2, при планируемой уро 800 кг/га: 2,89-3, жайности, г:
200 кг/га: 0,34-0, 400 кг/га: 0,63== 600 кг/га: 0,89-0, 800 кг/га: 1,15-1, Рис. 1. Блок-схема формирования планируемой урожайности семенного клевера Поддержание предполивной влажности почвы 60 и 70% НВ без применения удобрений не обеспечило повышение урожайности до 600 кг/га. Такая урожай ность на посевах обоих сортов была получена на фонах питания N90P55K55 и N120P75K70 в сочетании с водным режимом почвы не ниже 70% НВ и дифференци рованного. Максимально высокая урожайность, 727 - 760 кг/га семян, сформиро вана сортообразцом 204 и сортом ВИК 84 на фоне внесения N120P75K70 и диффе ренцированном предполивном пороге влажности почвы (табл. 7).
7. Сочетание факторов, обеспечивающих получение запланированной урожай ности клевера на посевах второго года жизни, 2003-2005 гг.
Урожайность, кг/га Откло- Сочетание факторов нение от предполив про плани- факти- ная влаж- фон пита сорт ческая граммы, ность почвы, руемая ния % НВ % Без удобр. сортообразец 192 -4,0 70- ВИК 188 -6,0 70-60 -/ сортообразец 380 -5,0 70-60 N60P40K ВИК 365 -8,8 70-60 -/ сортообразец 562 -6,3 70-60 N90P55K 610 +1,7 70 N120P75K70 -/ ВИК 550 -8,3 70-60 N90P55K 600 - 70 N120P75K70 -/ сортообразец 760 -5,0 70-60 -/ ВИК 727 -9,1 70-60 -/ В шестой главе приведены расчеты энергетической и экономической оцен ки изучаемых приемов. Наиболее выигрышное соотношение аккумулированной в урожае энергии к затраченной на его получение, 1,58 – 3,06, отмечено в варианте поддержания предполивной влажности почвы не ниже 70 % НВ до цветения и % НВ в последующие фазы развития в сочетании с внесением расчетных доз удобрений на посевах сорта ВИК 84 и 1,65 – 3,20 сортообразца 204 (табл. 8).
Максимально высокая рентабельность производства семян (294,8 – 312,7 %) получена на посевах обоих изучаемых сортов при внесении N120P75K75 и поддер жании дифференцированной предполивной влажности почвы.
Энергетическая и экономическая оценки подтверждают высокую эффек тивность возделывания новой культуры клевера лугового на семена на орошае мых землях Волго-Донского междуречья с использованием разработанных нами основных технологических приемов. В связи с этим рекомендуемая технология обоснованно может считаться энергетически мало затратной и ресурсосберегаю щей, вполне приемлемой для освоения в производстве семян клевера лугового.
8. Коэффициенты энергетической эффективности возделывания клевера сорта ВИК 84, 2003 – 2005 гг.
Расчетные Содержание Затраты Предполивная Коэффициенты дозы Урожайность, энергии в совокупной влажность энергетической удобрений, кг/га урожае, энергии почвы, % НВ эффективности кг д.в./га ГДж ГДж/га Без удобр. 135 30,8 44,4 0, N60P35K35 285 65,0 46,3 1, N90P55K55 292 66,6 47,0 1, N120P75K70 296 67,5 48,6 1, Без удобр. 152 34,7 52,5 0, N60P35K35 339 77,4 54,0 1, N90P55K55 510 116,4 57,3 2, N120P75K70 600 136,9 60,6 2, Без удобр. 188 42,9 48,1 0, N60P35K35 365 83,3 52,6 1, 70 - N90P55K55 550 125,5 53,4 2, N120P75K70 727 165,9 45,2 3, Выводы Оптимизация водного и пищевого режимов почвы в агроклиматических ус 1.
ловиях Нижнего Поволжья обеспечивает высокую семенную продуктивность не традиционной для региона культуры клевера лугового, который формирует на орошаемых землях от 150 – 200 до 600 – 800 кг/га семян с рентабельностью их про изводства от 15 – 49 до 67 – 312 %.
Лучшие условия для роста и развития семенников клевера складывались в 2.
варианте поддержания поливами дифференцированного водного режима почвы не ниже 70 % НВ до фазы цветения и 60 % НВ в последующие фазы развития в слое почвы 0,6 м. Урожаеобразующие структурные показатели семенных растений кле вера в этом варианте формировались значительно выше, чем в посевах с постоян ным в течение вегетации предполивным порогом влажности почвы 60 и 70 % НВ.
Число головок в этом варианте водного режима почвы было на 23 – 28 %, количе ство семян на одном растении на 3,3 – 18,2 %, масса 1000 семян на 4,7 – 12,5 % вы ше, чем в вариантах с постоянной предполивной влажностью почвы.
Суммарное водопотребление семенного клевера на более продуктивных по 3.
севах в варианте с дифференцированной влажностью почвы составило на посевах первого года – 3,2 – 3,7, второго – 3,7 – 3,8 и третьего года жизни – 3,2 – 3,5 тыс.
м3/га. В структуре суммарного водопотребления доля оросительной воды в среднем за годы исследований изменялась в пределах 58,6 – 91,3 %, осадков – 2,8 – 32,3 %, запасов почвенной влаги – 5,0 – 12,0 %. Среднесуточное водопотребление семенно го клевера возрастало от 6,5 – 8,5 м3/га в первый год жизни и 10,7 – 12,8 м3/га в пе риод отрастания на посевах второго и третьего годов до 36,8 – 89,0 м3/га в межфаз ный период бутонизация - цветение. К фазе созревания бобов оно уменьшалось до 10,7 – 18,0 м3/га.
Наиболее продуктивно на построение урожая клевер луговой использовал 4.
влагу в варианте с поддержанием дифференцированного водного режима почвы.
Коэффициенты водопотребления в среднем за годы исследований составили 6,2 – 28,4 в первый, 4,5 – 22,7 во второй, 8,7 – 37,5 м3 на кг семян в третий годы жизни.
Наибольшее число активных клубеньков, 41,5 шт./раст., зафиксировано на 5.
корнях клевера в фазе цветения в варианте поддержания постоянной предполивной влажности почвы на ниже 70 % НВ на посевах сортообразца 204 второго года жиз ни в сочетании с внесением N90P55K55, минимальное, 14,5 шт./раст., в варианте с внесением N120P75K70 на посевах сорта ВИК 84 при поддержании влажности почвы не ниже 60 % НВ.
Максимальная урожайность семян во все годы исследований была получена 6.
в варианте дифференцированного по фазам развития клевера водном режиме поч вы. Для формирования ее агроценозу необходимо иметь оптимальную площадь ли стьев 18,6 – 26,1 в первый, 24,0 – 40,2 во второй и 19,4 – 27,9 тыс. м2/га на третьем году жизни с ЧПФ во втором году жизни 4,02 – 5,25 г/м2 сутки. При таких показа телях характеристики агроценоза урожайность сорта ВИК 84 и сортообразца достигала 550 – 760 кг/га.
На основе обобщения результатов многолетних исследований разработана 7.
блок-схема формирования урожая клевера на семена, в которой учитывается вза имное влияние на рост и развитие семенников дифференцированного водного ре жима почвы, густоты стояния растений, биометрических, фотосинтетических и структурных показателей характеристики травостоя, фона минерального питания, обеспечивающих получение различных уровней урожайности при высокой сходи мости планируемых и фактических урожаев.
Получение урожайности в пределах 200 кг/га обеспечивается поддержанием 8.
дифференцированного водного режима на фоне естественного плодородия почвы по обоим изучаемым сортам. Для достижения урожайности 400 кг/га семян в этом варианте режима орошения необходимо внесение расчетной дозы N60P35K35. При этом ассимиляционная поверхность составляет 30,4 – 30,8 тыс.м2/га, продуктив ность фотосинтеза 4,58 – 4,61 г/м2 сутки. Количество головок на растении изменя ется от 4,54 до 4,88, масса семян на одном растении составляет 0,63 г.
Урожайность семенных посевов клевера 600 кг/га семян может быть получе 9.
на как при дифференцированном водном режиме почвы, так и при поддержании влажности не ниже 70 % НВ. Сортообразец 204 формирует такую урожайность при внесении N90P55K55, а ВИК 84 - N120P75K70. Оросительная норма при этом изменяется в пределах 2100 – 2750 м3/га в варианте дифференцированного водного режима почвы и 2600 - 3250 м3/га при постоянном поддержании влажности не ниже 70 % НВ. Самая высокая запланированная урожайность, 800 кг/га семян, была получена на посевах обоих сортов в варианте с дифференцированным водным режимом и внесением N120P75K70. Максимальная ассимиляционная поверхность при этом со ставила 35,2 – 40,2 тыс. м2/га, чистая продуктивность фотосинтеза – 5,20 – 5,25 г/м сутки, масса семян на одном растении – 1,15 – 1,27 г.
10. Возделывание клевера лугового на семена при оптимизации водного и пище вого режимов почвы энергетически оправдано. Соотношение аккумулированной в урожае энергии к затраченной на ее производство при поддержании дифференци рованного водного режима почвы (70 – 60 % НВ) и внесение расчетных доз удоб рений на посевах второго года жизни составило 1,58 – 3,20.
11. Экономическая оценка рекомендуемых элементов технологии возделывания клевера лугового на семена свидетельствует о высокой экономической эффектив ности. При рыночной стоимости 1 кг семян 60 руб., рентабельность производства изменяется от 14,8 до 312,7 %. Максимально высокой экономической эффективно стью характеризовались посевы клевера сортообразца 204 второго года жизни в ва рианте дифференцированного водного режима почвы (70 – 60 % НВ) и внесении удобрений N90 - 120P55 - 75K55 – 75. Себестоимость одного килограмма семян составила 14,5 – 27,8 руб., а рентабельность их производства 237,0 – 312,7 %.
Предложения производству Для получения урожайности семян клевера в пределах 200 кг/га на фоне ес 1.
тественного плодородия почвы целесообразно поддерживать дифференцированный режим орошения с предполивным порогом влажности почвы в слое 0,6 м не ниже 70 % НВ до фазы цветения с последующим снижением до 60 % НВ. Число поливов составляет 3 – 4, оросительная норма – 2100 – 2750 м3/га.
Получение 400 – 600 кг/га обеспечивается как при дифференцированном 2.
водном режиме, так и поддержании постоянной не ниже 70 % НВ влажности почвы в течение вегетации проведением 4 – 5 поливов, при оросительной норме 2600 3250 м3/га, но с обязательным внесением 60 - 90 кг азота, 35 – 55 кг фосфора и ка лия (N60 - 90P35 - 55K35 – 55).
Формирование урожайности на уровне 800 кг/га семян возможно лишь при 3.
поддержании поливами дифференцированного водного режима почвы и внесении 120 кг азота, 75 фосфора и 70 кг - калия (N120P75K70) на посевах клевера ВИК 84 и сортообразец 204.
Список опубликованных работ по теме диссертации Дронова, Т.Н. Агроэкологические аспекты возделывания нетрадиционных 1.
многолетних бобовых трав при орошении / Т.Н. Дронова, Н.И. Бурцева, В.В. Бол дырев и др. // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. – 2003. № 2. – С. 55 – 58.
Бурцева, Н.И. Основы ресурсосберегающей технологии возделывания клеве 2.
ра на семена при орошении в условиях Нижнего Поволжья / Н.И. Бурцева, В.В.
Болдырев // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Акту альные инновационные разработки по оптимизации агроландшафтов в условиях рыночных отношений». – М., Вестник РАСХН. 2004. – С. 75 – 77.
Бурцева, Н.И. Получение семян клевера лугового на орошаемых землях в 3.
Волгоградской области / Н.И. Бурцева, В.В. Болдырев // Сб. науч. тр. «Эффектив ность оросительных мелиораций на юге России». – Волгоград, 2004. – С. 87 – 91.
Бурцева, Н.И. Основы адаптивной ресурсосберегающей технологии возделы 4.
вания клевера на семена при орошении / Н.И. Бурцева, В.В. Болдырев // Сб. науч.
тр. «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства». – Волгоград, 2004. – С. 121 - 122.
Бурцева, Н.И. Возделывание клевера на семена при орошении в условиях 5.
Нижнего Поволжья / Н.И. Бурцева, В.В. Болдырев // Сб. науч. тр. «Ирригация и во досберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур». – Вол гоград, 2005. – С. 156 - 159.
Дронова, Т.Н. Оценка влияния водного и пищевого режимов почвы на нако 6.
пление органики, развитие симбиотического аппарата и урожайность клевера / Т.Н.
Дронова, Н.И. Бурцева, В.В. Болдырев и др. // Сб. науч. тр. «Перспективность воз делывания бобовых культур на орошаемых землях Нижнего Поволжья». – Волго град, 2006. – С. 109 – 123.
Дронова, Т.Н. Основные элементы технологии возделывания клевера на 7.
семена при орошении / Т.Н. Дронова, Н.И. Бурцева, В.В. Болдырев и др. // Кор мопроизводство. – 2007. - № 9. – С. 19 – 21.
Кружилин, И.П. Возделывание клевера лугового на семена при орошении / 8.
И.П. Кружилин, Т.Н. Дронова, В.В. Болдырев // Доклады РАСХН. – 2008. - № 2.
(в печати).