Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологическая и биологическая эффективность использования пчел в качестве опылителей козлятника восточного при его орошении

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Экологическая и биологическая эффективность использования пчел в качестве опылителей козлятника восточного при его орошении"

На правах рукописи МУХАМЕДЖАНОВ Эльдар Ривгатович

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЧЕЛ В КАЧЕСТВЕ ОПЫЛИТЕЛЕЙ КОЗЛЯТНИКА ВОСТОЧНОГО ПРИ ЕГО ОРОШЕНИИ

Специальности: 03.00.16 - экология; 06.02.04 - частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2006

Работа выполнена на кафедре пчеловодства Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А. Тимирязева.

Научные руководители: Доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Кочетов Анатолий Степанович Доктор сельскохозяйственных наук, Кузнецова Елена Ивановна

1

Официальные оппоненты: Доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ, Каюмов Марат Каюмович Доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, Козин Роберт Борисович

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт пчеловодства РАСХН.

Защита диссертации состоится «с?? » 0£, 2006 г. в « /2 » часов на заседании диссертационного совета Д 220.056.01 при ФГОУ ВПО Российском государственном аграрном заочном университете.

Адрес университета: 143900, г. Балашиха, Московская область ул. Юлиуса-Фучика, 1.

Учёный совет РГАЗУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО Российского государственного аграрного заочного университета.

Автореферат разослан » 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, д. с.х. н.,

профессор Плиева Т.Х.

■у

1.Общая характеристика работы

Актуальность темы. Многолетние бобовые растения являются эдификаторами во многих растительных сообществах. Наличие на корнях клубеньков, фиксирующих азот из воздуха, обеспечивает повышение плодородия почвы. Наряду с этим бобовые являются качественным растительным сырьем для производства кормов, предназначенных для скармливания различным животным. Особенно ценным рано вегетирующим, высокобелковым растением является козлятник восточный Galega orientalis L. До настоящего времени научные исследования в разных регионах России, связанные с изучением козлятника восточного, в основном касались его кормовых особенностей и достоинств, тогда как семенная продуктивность осталась малоизученной.

Для Нечерноземной зоны РФ одним из приоритетных направлений является развитие животноводческой отрасли аграрно-промышленного комплекса, что необходимо для обеспечения продовольственной безопасности страны. В настоящее время объемы производства кормов в регионе недостаточны. При высоких урожаях зернобобовые культуры обеспечивают большой выход кормовых единиц и переваримого белка с 1 гектара при невысокой себестоимости кормов по сравнению с другими кормовыми культурами. Однако из-за отсутствия семян во многих районах Нечерноземья не выращивают высокопродуктивные, приспособленные к местным условиям, холодостойкие бобовые кормовые культуры, в том числе и козлятник восточный. Возделывание этой культуры в Нечерноземье сдерживается его низкой семенной продуктивностью. Поэтому разработка приемов пчелоопыления и определение режимов орошения для семенных посевов козлятника восточного является актуальной проблемой агропромышленного комплекса РФ.

Цель и задачи исследований. Цель исследования - выявить эффективность использования пчел как опылителей козлятника восточного в условиях специфического экологического возделывания этой культуры при мелкодисперсном дождевании и пчелоопылении, на семенную продуктивность культуры и фиксацию азота корневой системой.

Задачи исследований: выявить особенности биологии цветения козлятника восточного, возделываемого при мелкодисперсном дождевании, с целью определения факторов, лимитирующих использование в качестве опылителей медоносных пчел;

определить конкурирующую способность пчел по отношению к другим

представителям энтомофауны при опылении цветков козлятника вогточнпго;-

РОС. НЛЦИиН\ЛЫ4Я БИБЛИОТЕК\ С.-Петербург

ОЭ

установить влияние пчелоопыления на массу, энергию прорастания и всхожесть семян козлятника восточного;

изучить влияние экологических факторов - температуры, освещенности и водного режима на секрецию нектара растениями козлятника восточного;

определить суточную динамику выделения цветками нектара и определить актроктивность его для пчел;

выявить влияние опыления на урожайность и количество семян; изучить влияние пчелоопыления при мелкодисперсном дождевании на фиксацию азота в почве;

оценить экономическую эффективность пчелоопыления козлятника восточного.

Научная новизна. Впервые в условиях орошения козлятника восточного определена эффективность использования в качестве опылителей медоносных пчел. Показано влияние экологической ситуации на выделение нектара растениями и его актроктивность для пчел. Установлена тесная связь между активностью посещения цветков пчелами и микро- и фитоклиматом среды, а также градиентами температуры в системе лист-воздух. Выявлена связь между выделением нектара цветками, активностью опыления пчелами и фиксацией азота клубеньковыми бактериями.

Выявлена экологическая безопасность мелкодисперсного дождевания посевов козлятника восточного и связанное с этим приемом повышение нектаровыделения цветками и повышение эффективности опыления пчелами.

Практическая значимость. Комплексное изучение проблемы повышения эффективности использования пчел, как опылителей ценной бобовой культуры первого весеннего раннего медоноса и источником белкового корма в Нечерноземье - козлятника восточного в сочетании с экологически безопасным мелкодисперсным дождеванием для получения максимальной продуктивности семян.

В результате комплексных исследований изучены и предложены производству технологические приемы содержания и использования медоносных пчел на опылении козлятника восточного, а также агротехнические приемы, позволяющие увеличить производство семян этой культуры.

Апробация работы. Материалы исследований и основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях ТГСХА и научно-практической конференции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, а также прошли производственную проверку на полях кафедры земледелия ТГСХ академии и землях оао «Ирбис» ВНИИ кормов имени В.Р. Вильямса Московской области

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 8 научных статей.

Объём и структура диссертации. Работа изложена на 146 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, четырех глав, выводов и предложений производства, 3.? таблиц, 16 рисунков и 7 приложений. Список литературы включает наименований, в том числе 21 на иностранном языке.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования были проведены в 1999 - 2004 тт. на опытном поле кафедры земледелия Тверской государственной сельскохозяйственной академии и землях ОАО «Ирбис» ВНИИ кормов имени В.Р. Вильямса Московской области. При организации работ использовали методические указания ВНИИ пчеловодства (2000).

Объектом исследования служили пчелы карпатской породы, завезенные из Закарпатской области Украины. Схема исследований представлена на (рис.1). Методом аналогов были сформированы три группы по 4 семьи в каждой в двух вариантах в Московской и Тверской областях. Группа 1 -контрольная, в которой козлятник восточный при помощи сетки был изолирован от насекомых и не подвергался орошению. В группе 2 козлятник восточный возделывался без изоляции от насекомых и без орошения. В группе 3 козлятник восточный подвергался опылению пчелами и орошению мелкодисперсным дождеванием (МДД). Кроме того, часть площадей была засеяна рядовым, а другая часть широкорядным способом.

Для определения породной принадлежности исследуемых пчел провели их морфологическую опенку Чистопородность пчел определяли путем взятия из улья по 30 пчел из каждой пчелиной семьи. Экстерьерные признаки пчел изучали по методике Алпатова В.В. (1948). Из экстерьерных признаков определяли: длину хоботка, кубитальный индекс и дискоидальное смещение.

Развитие пчелиных семей контролировали через каждые 12 дней.

При этом определяли следующие показатели:

силу пчелиных семей - методом подсчета числа полных улочек, занятых отелами;

количество печатного расплода - с помощью рамки-сетки с ячейками 5x5 см2;

среднесуточную яйценоскость матки.

Для проведения работы по сравнительному изучению опылительной деятельности пчел карпатской породы были сформированы две опытные 1руппы, в которые вошли 24 семьи. Группы подбирались по методу пар-аналогов, с определением силы, площади расплода и запасов меда.

При проведении опытов изучали особенности цветения козлятника восточного, вели наблюдения за цветками в разные часы дня в течение всего

периода вегетации растений. Кроме юго, были проведены серии специальных опытов, в которых учитывали продолжительность цветения козлятника восточного при свободном опылении пчелами и без опыления с использованием изоляторов.

Экологическая и биологическая эффективность использования пчел в качестве опылителей козлятника восточного при его орошении

Медоносные пчелы на козлятнике восточном

Породная принадлежность пчел, используемых на опылении козлятника восточного

Биология цветения козлятника восточного Нектаропродуктивность козлятника восточного Посещаемость пчелами цветков козлятника восточного

1. Контрольная без опыления и орошения

2. Опытная с опылением без орошения

3. Опытная с опылением и орошением

Тверская область Московская область

1 г

Хозяйственно-полезные свойства пчел Морфометрические признаки пчел

Интенсивность лета пчел Нектаропродуктивность Медопродуктивность Урожай семян козлятника восточного

Длина хоботка Дискоидальное смещение Кубитальный индекс

Экономическая эффективность использования мелкодисперсного дождевания при опылении пчелами_

Рис. 1. Схема исследований

Учеты числа цветущих головок проводили один раз в пять дней (по Губину А.Ф., 1930).

Нектаропродуктивность козлятника восточного определяли по методу Губина А Ф., Розова С.А., (1930). Учет проводили один раз в пять дней.

Для выявления оптимального периода опыления пчелами козлятника восточного и получения лучшей завязываемости семян одну группу цветков опыляли в первый день цветения, другую группу - на второй день. Накануне раскрытия бутонов на цветки надевали бумажные колпачки, на второй день цветения колпачки снимали и цветки опыляли пчелами. Контролем служили цветки при свободном опылении пчелами. На шестой - десятый день после опыления учитывали число полноценных завязей цветков козлятника восточного в первой и второй группах и определяли семяобразовательную способность (%). В опытах измерялась температура листа и транспирацию растений.

В засушливые годы (1999, 2002) много семян осыпалось, а во влажные годы (2000, 2003) семена были недозрелыми.

Летную и опылительную работу пчел на делянках учетной полосы определяли в разные периоды цветения и при разных погодных условиях. Кроме того, сравнительное изучение летной и опылительной деятельности медоносных пчел в двух вариантах: с опылением пчелами без орошения, с опылением и орошением козлятника восточного. При орошении использовали МДД, соблюдая следующие параметры: количество влаги - 0,8 м3/га, диаметр капель - 0,6 - 0,8 микрон, интервал между увлажнениями - 3 часа, в зависимости от метеоусловий; при температуре более +22°.

Продолжительность работы пчел на цветках на делянках учетной полосы определяли при разных погодных условиях, систематически учитывали посещаемость цветков пчелами через каждый час.

Скорость работы пчел на одном цветке определяли посекундно.

Развитие массы медоносных пчел фиксировали в начале, в середине и в конце цветения. Медовую продуктивность медоносных пчел устанавливали по весу рамок с медом. Восковую продуктивность определяли по числу отстроенных рамок с вощиной.

Пыльцевую продуктивность определяли с помощью пыльцеуловителей, установленных на ульях.

Всхожесть семян устанавливали в лаборатории методом проращивания. Для этого пробы семян (по 100 шт.) проращивали в чашках Петри в термостате 10 дней. Одновременно определяли энергию прорастания, выраженную в процентах нормально проросших семян в пробе за первые 3-4 дня. Полученные результаты обрабатывали биометрически (Плохинский H.A., 1970).

3. Результаты исследований

3.1. Породная принадлежность пчел, используемых на опылении козлятника восточного

Чистопородные карпатские пчелы и местные пчелы, отловленные на козлятнике восточном, существенно различались по длине хоботка (табл.1).

1. Распределение чистопородных и местных пчел по длине хоботка

Интервал распределения, мм Чистопородные пчелы, взятые из улья Пчелы, отловленные с посевов

карпатские пчелы карпатские пчелы местные пчелы

число пчел, шт. % число пчел, шт. % число пчел, шт. %

6,30-6,50 6 10,5 16 17,2 0 0

6,51 -6,70 39 68,4 68 73,1 3 75,0

6,71-6,90 12 21 9 9,7 1 25,0

6,91-7,10 0 0 0 0 0 0

Всего: 57 100 96 100 4 100

Более высокий процент (68,4 %) от числа ульевых пчел и 73,1 % от отловленных на козлятнике восточном имели длину хоботка от 6,51 до 6,70 мм. И только 21 % чистопородных ульевых пчел и 9,7 % пчел, отловленных на козлятнике восточном, имели более длинный хоботок - от 6,71 до 6,90 мм. Приведенные данные позволяют сделать заключение о хорошей работе медоносных пчёл со средними размерами хоботка (6,51-6,70мм.).

3.2.Характеристика пчелиных семей

На опыление пчелами существенное влияние оказывала плодовитость маток и интенсивность выращивания расплода в течение всего периода вегетации козлятника восточного. Характеристика плодовитости маток пчелиных семей представлена в (таблице. 2). В июне матки пчелиных семей, как в Московской, так и в Тверской областях имели самую высокую плодовитость. К концу цветения козлятника восточного этот показатель маток резко снизилась. Следует отметить, что в условиях Тверской области яйценоскость маток была выше, чем в условиях Московской области. Это связано с особенностями кормовой базы этих регионов.

2. Плодовитость маток карпатской породы, сотен ячеек

Область

Время наблюдения Московская Тверская

М±ш М±ш

Апрель 1104,2±46,1 1132,0±31,4

Июнь 1720,5±55,4а 2017,3±41,0б

Август 955,2±50,9 990,2±20,4

В 2002 - 2004 гг. в период цветения козлятника восточного максимальный принос нектара пчелами наблюдался в начале цветения - 25 июня, а также в период с 25 июля по 5 августа и составил соответственно 4,4 и

I -О---2--Й--3

Рис.2. Показания контрольного улья Самой высокой медопродуктивноостью характеризовалась группа 3, наименьшей - группа 1. Группа 2 занимала промежуточное положение.

Проведенные нами исследования показали, что продуктивность медоносных пчел изменялась в зависимости от периода цветения и погодных условий (табл. 3).

3. Продуктивность медоносных пчел на козлятнике восточном

Показатель 2002 г. 2003 г. 2004 г.

М±т М±т М ± т

Медопродуктивность, кг 37,9 ± 0,29 41,6 ±0,29 44,3 ±0,21

Пыльца, кг 0,6 ± 0,07 0,7 ± 0,06 1,0 ±0,06

Отстроенные соты, шт. 4,0 ± 0,09 4,7 ±0,08 5,2 ± 0,09

Наиболее высокая медопродуктивность отмечена в 2004 г Наименьшей медопродуктивностью пчел характеризовался 2002 г., что связано с

засушливым ссзоном. Аналогичная закономерность наблюдалась по пыльцевой и восковой продуктивности.

3.3. Биология цветения козлятника восточного

Для обеспечения насыщенного пчелоопыления цветков козлятника восточного необходимо знать число ежегодно распускающихся цветков на единице площади на протяжении всего периода цветения и продолжительность их жизни.

В результате проведенных исследований было установлено, что продолжительность жизни цветков изменялась в зависимости от периода цветения, погодных условий и опылительной деятельности пчел (табл. 4).

4. Продолжительность жизни цветка козлятника восточного, дни

Период цветения При свободном опылении пчелами При изоляции от пчел

Начало 2,0 3,0

Массовое 2,0 3,0

Конец 1,9 2,9

Средний 1,96 2,96

Установлено, что цветение цветков в условиях изоляции более длительное (до трех суток), чем при свободном опылении пчелами.

В солнечную погоду при активной деятельности пчел опыление и оплодотворение происходило быстрее, поэтому продолжительность жизни цветков уменьшалась. В пасмурную погоду цветки значительно реже посещались пчелами, и длительное время оставались неопыленными. В результате чего продолжительность их жизни увеличивалась (табл. 5).

5. Число раскрытых цветков козлятника восточного в изоляторе и на открытом

участке, шт

Вариант опыта п М±т

Рядовой посев (30 см) В изоляторе 145 51,7±2,2

На открытом участке 145 36,4±1,8

Широкорядный посев (60 см) В изоляторе 180 61,6±2,1

На открытом участке 180 50,9±2,0

ю

2004

Рис. 3. Число раскрывшихся цветков в сутки на одном побеге козлятника

восточного, шт

Результаты показали, что на изолированном участке при рядовом и широкорядном способе посева число раскрытых цветков было, значительно больше и продолжительность цветения возрастала.

Нами установлено, что самое большое число раскрывшихся цветков в сутки на одном побеге козлятника восточного наблюдалось в третьем варианте, в 1,7 раза больше по сравнению с контролем (рис. 3).

3.4. Нектаропродуктивность козлятника восточного

В привлечении пчел для опыления цветков важное значение имеет нектаропродуктивность растений, которая зависит от целого ряда биологических, агротехнических и климатических факторов.

Наибольшие количество нектара в одном цветке было в контроле 0,5 ± 0,03, а в варианте с опылением медоносными пчелами с применением орошения мелкодисперсным дождеванием 0,4 ± 0,01 и промежуточное значение по нектаропродуктивности наблюдалось в варианте только с опылением пчел.

На рис. 4 показана процентное количество цветков с нектаром в течение вегетации козлятника восточного за 2002-2004 гг. Процентное отношение цветков с нектаром в варианте с опылением и с мелкодисперсным дождеванием был наивысшим и составляло 70-80%, то есть в 1,5 - 2 раза больше сформировалось цветков, стеблей и кистей на растениях.

2003 год

-1 ■ □ -- 2 —а—3

иесяц

1-О- 1 О 2 - ~Сг- - з1 г

Рис. 4. Число цветков козлятника восточного с нектаром в течение I

вегетации, 2002-2004 гг Наибольший процент цветков с нектаром наблюдался в варианте с опылением и с регулированным орошением (рис. 4).

3.5 Влияния мелкодисперсного дождевания и опыления пчелами на фиксацию азота клубеньковыми бактериями

Мелкодисперсное дождевание и использование пчел имеет эколого-физиологическое значение, так как способствует лучшей симбиотической

6. Количество и масса клубеньков козлятника восточного в онтогенезе в

зависимости от температурного режима при мелкодисперсном дождевании

Фаза роста и 1°С близкая к 1°С выше ^С ниже

развития среднемноголетней среднемноголетней среднемноголетней

Количество клубеньков, млн. шт./га

2-3 настоящих 3,8 3,3 4,3

листа

Ветвление 5,7 5,2 5,5

Цветение 8,6 7,2 9,7

Налив семян 11,5 10,3 12,8

Созревание 7,7 8,6 6,7

Масса клубеньков, кг/га

2-3 настоящих 50 44 52

листа

Ветвление 57 51 67

Цветение 84 76 97

Налив семян 87 81 81

Созревание 45 37 44

азотофиксации козлятника восточного и экономно используется растением почвенная влага, что создает благоприятные условия для образования клубеньков на корнях (табл. 6).

7. Влияние экологически безопасного мелкодисперсного дождевания с

Средневлажные годы Среднесухие годы

биологическая число биологическая число

Группа активность клубеньков, шт активность клубеньков, шт

почвы, % почвы, %

1 37,1 280±2,30а 21 113±2,5а

2 44,3 700±2,026 27 544±2,Зб

3 77,5 1500±2,50в 75 1247±2,0В

Наибольшее число клубеньков были в третьей опытной группе как в средневлажные, так и в среднесухие годы 1315 и 1247 шт. соответственно (табл. 7).

8. Влияние мелкодисперсного дождевания и опыления на глубину

Гумидная зона

Группа глубина проникновения средний прирост корней

корней, см в сутки, см

1 70-82 0.80-0.82

2 87-95 0.84-0.87

3 132-145 1.20-1.32

Наибольшие показатели были при применении мелкодисперсного дождевания и опыления (табл.8).

Группа В фазу цветения

высота растений, см число соцветий на 1 раст., шт длина кисти, см число цветков в кисти, шт динамика накопления клубеньков азота, шт

1 95±2,53а 2 8±2,40а 11±2,10а 30±2,90а 280±2,30а

2 145±2,00б 55±2,156 20±2,00° 60±2,51° 700±2,02"

3 157±2,35" 65±2,30в 26±1,95в 71 ±2,67" 1500±2,50"

Примечание: достоверность разности обозначена буквами

Растение образует мощный куст. Наблюдается закономерность по образованию числа соцветий, длине кистей и числу цветков в кисти, динамика

накопления клубеньков азота на корнях козлятника восточного (табл. 9). Установлено, что разница достоверна в варианте с орошением.

3.6. Опыление козлятника восточного

Для обеспечения насыщенного пчелоопыления цветков необходимо знать количество ежегодно распускающихся цветков на единице площади на протяжении всего периода вегетации, продолжительность их жизни, сроки оптимального опыления и кратность посещения пчелами каждого цветка в течение дня.

Нами установлено, что продолжительность жизни цветков равна двум дням. В связи с этим мы определяли интенсивность посещения их пчелами в первый и во второй день цветения растения с учетом семяобразующей способности (табл. 10).

При опылении цветков пчелами в первый день их цветения в среднем завязалось 76,1 %, на второй день цветения - 59,4 % цветков.

Ю.Семяобразующая способность козлятника восточного взависимости от _времени_

Период цветения С опылением С опылением и орошением

первый день цветения второй день цветения первый день цветения второй день цветения

Начало 79,7 63,2 88,4 64,5

Массовое 74,8 58,9 84,1 60,1

Конец 73,9 56,1 79,3 59,6

Средняя 76,1 59,4 83,9 61,4

Следовательно, опыление цветков козлятника восточного следует более выгодно в первый день цветения при мелкодисперсном дождевании, так как даже при насыщенном опылении во второй день цветения без мелкодисперсного дождевания семяобразующая способность и урожай семян снижается на 22,5 %.

3.7. Посещаемость растений медоносными пчелами

Опытами установлено, что 100 % семяобразующая способность козлятника восточного отмечается в случаях, когда на рыльце пестика попадает достаточно богатая смесь пыльцы (табл. 11).

11. Кратности посещения цветков медоносными пчелами на семяобразующую _способность растений, % __

Число посещений цветка 2002 г. 2003 г. 2004 г. Средняя, %

1 2 1 2 1,7

2 4 3 3 3,3

3 5 5 6 5,3

4 7 6 7 6,7

5 9 8 8 8,3

6 14 13 14 13,7

7 15 15 16 15,3

8 18 17 18 22,8

9 20 21 21 20,7

10 22 24 23 23,0

15-20 22 24 24 23,3

В среднем 12,55±2,25 12,45±2,53 12,91 ±2

Наилучший результат получается, если каждый цветок козлятника восточного в первый день цветения посещают 8-10 пчел. Дальнейшее увеличение кратности посещения цветков пчелами (до 15-20) приводит к увеличению семяобразующей способности растений.

Установлено, что пчелы на козлятнике восточном собирают нектар и пыльцу до 15 часов. К 17 часам они выбирают полностью все запасы пыльцы и нектара (рис. 5).

I 25 2

Л--..

О-.

20 июня 25 июня 27моня 1 июля Зиюля !3июля ] августа месяц

2-

Рис. 5. Посещаемость медоносными пчелами козлятника восточного, шт

Посещаемость цветков козлятника восточного медоносными пчелами начинает возрастать с 20 июня до 1 августа, то есть в течение всего периода вегетации.

В среднем за 4 года исследований максимальный принос нектара пчелами был зафиксирован в засушливые годы, на орошаемом участке он составлял, 5,1 кг, а на неорошаемом - 3,5 кг.

Установлено, что помимо медоносных пчел козлятник восточный посещали дикие насекомые (рис. 6).

В вариант с опылением за три года козлятник восточный посетило 8709 медоносных пчел и 1532 шмеля и мух.

Следовательно, пчелы посещают козлятник восточный почти в шесть раз чаще, чем шмели и мухи.

год

—0—пчелы—й—шмелиимухи} " I

Рис. 6. Посещаемость козлятника восточного пчелами и шмелями на варианте с опылением, шт

3.8. Интенсивность транспирации

Интенсивность транспирации зависела от тепло- и водообмена между почвой, растением и воздухом.

Исследования показали, что интенсивность транспирации в среднем за 4 года имела тенденцию к увеличению по мере прохождения фаз вегетации. Причем наиболее интенсивно транспирация протекала до 15 час. К 19 час интенсивность транспирации снижалась на 4,7-7,0 г/дм2 • час. Однако наиболее активно транспирация проходила без применения мелкодисперсного орошения.

Интенсивность транспирации козлятника восточного в среднем была ниже в фазу цветения. Отмечали закономерность: в 10 час транспирация без проведения мелкодисперсного дождевания составляла 8,3-8,6 г/дм2 • час, с мелкодисперсным дождеванием - 4,7 - 5,7 г/дм2 • час; к 13 час интенсивность гранспирации с мелкодисперсным дождеванием снижалась, но увеличивалась в вариантах без мелкодисперсного дождевания. Отмечали, что менее интенсивно транспирация протекала при мелкодисперсном орошение полной нормой - 0,8 м3/га; к 16 час интенсивность транспирации независимо от мелкодисперсного дождевания возрастала и к 18 час снижалась (табл. 12).

12. Коэффициенты корреляции и детерминации при разных факторах роста и развития козлятника восточного, при разном методе диагностирования срока _полива мелкодисперсным дождеванием__

Факторы роста и развития МДД при температуре воздуха, (при 22°С) МДЦ при перепаду температур в системе (лист - воздух)

Коэффициенты

корреляции, Я детерминации, D корреляции, Я детерминации, О

Общие запасы влаги в фазу цветения, мм 0,74 0,55 0,88 0,79

Осадки весеннего периода, мм 0,85 0,72 0,94 0,88

Температура воздуха, °С -0,85 0,72 -0,97 0,94

Высота растений, см 0,90 0,81 0,96 0,92

Относительная влажность воздуха, % 0,79 0,62 0,94 0,88

Интенсивность транспирации, г/дм2,час -0,85 0,72 -0,88 0,79

Коэффициенты водопотребления, мм/ц 0,84 0,70 0,98 0,96

Масса активных клубеньков, кг/га 0,88 0,79 0,98 0,96

Температура листа, °С -0,84 0,70 - -

3.9. Влияние применения мелкодисперсного дождевания и опыления медоносными пчелами на размеры и массу бобов козлятника

восточного

Нашими исследованиями установлено, что опыление пчелами оказывает положительное действие на размеры и массу бобов (рис 7).

До 2,5 см

3,5-4,5 см

4,5-5,5 см

□ 2 --Й--3

Рис. 7. Средняя длина бобов козлятника восточного В опыте с опылением и орошением процент бобов длиной 4,5 - 5,5 см было значительно больше, чем в контроле и в опыте с опылением. Масса 1 ООО жизнеспособных семян, собранных в варианте с опылением и орошением оказывалась выше на 0,540 г, чем масса семян, собранных в контроле и в варианте с опылением.

3.10. Водопотребление козлятника восточного при разных режимах

орошения

Мелкодисперсное дождевание в наиболее жаркие периоды вегетации способствовало снижению температуры воздуха в посевах на 2,0 - 6,7°С, над посевом до 2,4-5,7°С, улучшая показатели фотосинтеза, что положительно отражалось на величине урожая.

Снижая температуру воздуха, мелкодисперсное дождевание в наиболее жаркое время суток, способствует наиболее благоприятному микроклимату агроценозов, а в конечном итоге - максимальному формированию урожая с единицы площади.

Убедительно доказано преимущество способа диагностирования срока полива по перепаду температур в системе "лист - воздух", что подтверждается данными полевых исследований в гумидной зоне Центрального района России

на дерново- подзолистых супесчаных и легкосуглинистых почвах (Кузнецова Н.И., Мухамеджанов Э.Р., 2004).

Результаты наших исследований свидетельствуют о высокой эффективности мелкодисперсного дождевания и опыления в технологии возделывания этой высоко урожайной белковой культуры.

3.11. Семенная продуктивность козлятника восточного при опылении и

орошении

От обеспеченности влагой, особенно до фазы цветения зависела урожайность семян (табл.13).

_13. Урожайность семян козлятника восточного, ц/га__

Группа 2002 г. 2003 г. 2004 г. Средняя

1 2,21±0,02а 2,90±0,01" 3,24±0,01а 2,78

2 4,24±0,01б 3,93±0,01б 5,51±0,016 4,44

3 8,71 ±0,0 Г 7,83±0,02" 9,16±0,02" 8,57

Самая высокая урожайность семян козлятника восточного в среднем за три года была в варианте с опылением и орошением и составила 8,57 ц/га, а в вариате с опылением-4,44 ц/га, а в контроле-2,78 ц/га, что почти в 3 раза меньше, чем при опылении и орошении. Во все годы исследований высокая достоверная прибавка урожая получена в опыте с опыления и орошением. Большая эффективность получена при назначении сроков полива по перепаду температур в системе «лист - воздух».

4. Экономическая эффективность использования медоносных пчел при опылении козлятника восточного на семена

Прибыль от реализации семян только при опылении пчелами возросла в 1.3 раза, а при опылении и орошении - в 4,2 раза, а рентабельность увеличилась соответственно в 1,3 и 1,9 раза (табл. 14).

14. Экономическая эффективность использования медоносных пчел при опылении козлятника восточного на семена

Показатель Группа

1 2 3

Урожайность: ц % 2,79 100 4,43 158,8 8,54 306,0

Цена, руб 4000 4000 4000

Стоимость, руб 11160 17720 34160

Общие затраты, руб 6407,0 8977,2 14087,1

Прибыль, руб 4752,8 8756,2 20059,6

Уровень рентабельности, % 74,2 97,5 142,4

Использование медоносных пчел при опылении козлятника восточного на семена оказалось экономически эффективным.

Выводы

1. Мелкодисперсное дождевание козлятника восточного влияет на повышение им нектаровыделения и эффективности опыления пчелами. Соответственно, этому увеличивается урожайность семян данной культуры и накопления на корнях азотофиксируюхдих клубеньков. Этим достигается повышение плодородия почвы.

2. Опылительная деятельность пчел оказывает влияние на продолжительность жизни цветков козлятника восточного и их нектаропродуктивность. Свободно опыляемые цветки при посещении их пчелами живут, как правило, в течение двух дней, изолированные цветки продолжают жить в течение трех дней. Наиболее эффективная работа пчел на козлятнике восточном отмечена в первый день жизни цветков. В этом случае отмечается увеличение урожая семян козлятника восточного на 16,7% по сравнению с опылением на второй день цветения.

3. Опыление пчелами козлятника восточного с использованием мелкодисперсного дождевания в первый день его цветения увеличивает урожайность семян на 22,3% по сравнению с опылением на второй день цветения.

4. Средняя скорость работы одной пчелы на опылении цветков козлятника восточного составляет 9,3 цветка в минуту. Существенной разницы в посещаемости пчелами цветков козлятника восточного в течение вегетации не отмечено, за исключением конца цветения, когда интенсивность работы пчел снижается до 8,3 цветков в минуту.

5. При возделывании козлятника восточного с орошением мелкодисперсным дождеванием отмечен наивысший процент цветков с нектаром (70-80%), что в 1,5-2 раза больше по сравнению с вариантом без орошения.

6. Доля участия пчел в опылении козлятника восточного в 5 раз выше по сравнению с дикой энтомофауной (в основном шмелями и мухами).

7. Наибольшая урожайность семян козлятника восточного отмечена при сочетании пчелоопыления и орошения мелкодисперсным дождеванием -8,54 ц/га, что в 3 раза больше по сравнению с вариантом без орошения.

8. Наибольшая масса семян, энергия прорастания и всхожесть семян козлятника восточного наблюдалась в варианте с опылением пчелами и орошением мелкодисперсным дождеванием по сравнению с вариантом с опылением без орошения.

9. Использование пчелоопыления козлятника восточного при мелкодисперсном дождевании повлияло на повышение урожая семян этой культуры с 1,8 до 4,8 раза. Уровень рентабельности возрос с 1,3 до 1,9 раза.

Предложения

1. Для увеличения урожая семян козлятника восточного и улучшения их качества, а также обогащения почвы соединениями азота в условиях мелкодисперсного дождевания следует использовать пчел.

2. Для улучшения образования семян козлятника восточного проводить насыщенное опыление медоносными пчелами, в первый день жизни цветков.

3. При определении количества пчел, используемых для опыления козлятника восточного, исходить из кратности посещения каждого цветка не менее 8-10 пчелами.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Кузнецова Е.И., Мухамеджанов Э.Р. Эффективность орошения и опыления козлятника восточного// Пчеловодство, 2002, № 5. С. 24.

2. Кузнецова Е.И., Мухамеджанов Э.Р. Эффективность орошения и опыления козлятника восточного// Сб. науч тр. Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса Тверского региона, Тверь, 2002. С. 95-96.

3. Кузнецова Е.И., Кочетов A.C., Мухамеджанов Э.Р. Пути повышения азотофиксирующей способности бобов и качество растениеводческой продукции при опылении медоносными пчелами// Сб. науч. тр. Орел, 2003, №9. С. 69.

4. Влияние орошения и удобрений на противоэрозионные процессы// Доклады ТГСХА вып. 276, Москва, 2004, С. 104-111.

5 Кузнецова Е.И., Мухамеджанов Э.Р. Основные принципы и параметры мелкодисперсного дождевания в Нечерноземье// Сб. науч. тр. Ресурсосберегающие и энергосберегающие технологии в орошаемом земледелии ВНИИ «Радуга», г. Коломна, 2004. С. 12-13.

6. Кочетов A.C., Кузнецова Е.И., Мухамеджанов ЭР. Опыление козлятника восточного// Пчеловодство, 2006, №3 С. 17-20.

7. Кочетов A.C., Кузнецова Е.И., Мухамеджанов Э.Р. Биология цветения козлятника восточного// Пчеловодство, 2006, №4. С. 20.

8. Плодородие дерново-подзолистых почв и экологические критерии развития растений при орошении и опылении многолетних трав в аридных и гумидных зонах// Мелиорация и водное хозяйство, 2006, №2, С. 23.

Объем 1,25 печ. л.

Зак. 287.

Тираж 100 экз.

Центр оперативной полиграфии ФГОУ ВПО РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44

U 1 3 7 79

*

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Мухамеджанов, Эльдар Ривгатович

Введение

Глава I. Состояние вопроса по использованию пчел па опылении и орошении козлятника восточного

1.1. Приспособление растений к перекрестному опылению

1.2. Экология медоносной пчелы

1.3. Эффективность опыления пчелами сельскохозяйственных растений, в том числе бобовых культур (козлятника восточного)

1.4. Пчелы основные опылители сельскохозяйственных растений

1.5. Биологические особенности козлятника восточного

1.6. Эффективность мелкодисперсного дождевания при возделывании сельскохозяйственных культур, в том числе семенных посевов козлятника восточного

Глава 11. Условия и методика проведения исследований

2.1. Природно-климатические условия Московской и Тверской областей

2.2. Кормовая база пчеловодства Тверской и Московской области

2.3. Методика проведения исследований

Глава III. Результаты исследований

3.1. Породная принадлежность пчел, используемых на опыление козлятника восточного

3.2. Характеристика пчелиных семей

3.3. Виология цветения козлятника восточного

3.4. 11ектаропродуктивность козлятника восточного

3.5. Влияния мелкодисперсного дождевания и опыления пчелами на фиксацию азота клубеньковыми бактериями

3.6. Опыление козлятника восточного

3.7. 11осещаемость козлятника восточного медоносными пчелами

3.8. Интенсивность транспирации

3.9. Влияние опыления медоносными пчелами с применением мелкодисперсного дождевания на размеры и вес бобов козлятника восточного

3.10. Водопотребление козлятника восточного при разных режимах орошения

3.11. Семенная продуктивность козлятника восточного при опылении и орошении

Глава IV. Экономическая эффективность использования медоносных пчел на опылении и орошении козлятника восточного

Выводы I

Предложения

Введение Диссертация по биологии, на тему "Экологическая и биологическая эффективность использования пчел в качестве опылителей козлятника восточного при его орошении"

Актуальность темы. Многолетние бобовые растения являются эдпфикаторами во многих растительных сообществах. Наличие па корнях клубеньков, фиксирующих азот из воздуха, обеспечивает повышение плодородия почвы. Наряду с этим бобовые являются качественным растительным сырьем для производства кормов, предназначенных для скармливания различным животным. Особенно ценным рано вегетирующим, высокобелковым растением является козлятник восточный Galega oriental is L.

Для Нечерноземной зоны РФ одним из приоритетных направлений является развитие животноводческой отрасли аграрио-промышлеииого комплекса, что необходимо для обеспечения продовольственной безопасности страны. В настоящее время объемы производства кормов в регионе недостаточны. При высоких урожаях зернобобовые культуры обеспечивают большой выход кормовых единиц и переваримого белка с 1 гектара при невысокой себестоимости кормов но сравнению с другими кормовыми культурами. Из-за отсутствия семян во многих районах Нечерноземья не произрастают высокопродуктивные, приспособленные к местным условиям, холодостойкие бобовые кормовые культуры, в том числе козлятник восточный. Возделывание этой культуры в Нечерноземье сдерживается из-за низкой семенной продуктивности. До настоящего времени научные исследования в разных регионах России, связанные с изучением козлятника восточного, в основном касались кормовых особенностей и достоинств, тогда как семенная продуктивность осталась малоизученной.

Поэтому разработка приемов ичелоопылепия и определение режимов орошения для семенных посевов козлятника восточного является актуальной проблемой агропромышленного комплекса РФ.

Цель п задачи исследований. Цели исследований - выявить эффективность использования пчел как опылителей козлятника восточного при семеноводстве этой культуры в условиях её специфического экологического возделывания при мелкодисперсном дождевании; выявить влияния этих приемов на фиксацию азота корневой системой.

Задачи исследований: выявить особенности биологии цветения козлятника восточного, возделываемого при мелкодисперсном дождевании, с целью установления факторов лимитирующих использование в качестве опылителей медоносных пчел; определить конкурирующую способность пчел с представителями эитомофауиы при опылении цветков козлятника восточного; установить влияние пчелоопыления на массу, энергию прорастания и всхожесть семян козлятника восточного; изучить влияние экологических факторов - температуры, освещенности и водного режима на секрецию нектара растениями козлятника восточного; определить суточную динамику выделения цветками нектара и определить актроктивность его для пчел; выявить влияние опыления на урожайность и количество семян; изучить влияние пчелоопыления при мелкодисперсном дождевании на фиксацию азота в почве; оценить экономическую эффективность пчелоопыления козлятника восточного.

Научпаи новизна. Впервые в условиях орошения козлятника восточного определена эффективность использования в качестве опылителей медоносных пчел. Показано влияние экологической ситуации на выделение нектара растениями и его актроктивность для пчел. Установлена тесная связь между активностью посещения цветков пчелами и микро- и фитоклиматом среды, а также градиентами температуры в системе лист-воздух. Выявлена связь между выделением нектара цветками, активностью опыления пчелами п фиксацией азота клубеньковыми бактериями.

Выявлена экологическая безопасность мелкодисперсного дождевания посевов козлятника восточного, повышение нектаровыделеиия и увеличение эффективности опыления пчелами.

13 результате комплексных исследований изучены и предложены производству технологические приемы содержания и использования медоносных пчел на опылении козлятника восточного, а также агротехнические приемы, позволяющие увеличить производство семян этой культуры.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Мухамеджанов, Эльдар Ривгатович

115 Выводы

1. Мелкодисперсное дождевание козлятника восточного влияет па повышение им иектаровыделеиия п эффективности опыления пчелами. Соответственно, этому увеличивается урожайность семян данной культуры и накопления на корнях азотофпкспрующпх клубеньков. Этим достигается повышение плодородия почвы.

2. Опылительная деятельность пчел оказывает влияние па продолжительность жизни цветков козлятника восточного н их нектаропродуктивность. Свободно опыляемые цветки при посещении их пчелами живут, как правило, в течение двух дней, изолированные цветки продолжают жить в течение трех дней. Наиболее эффективная работа пчел на козлятнике восточном отмечена в первый день жизни цветков. В этом случае отмечается увеличение урожая семян козлятника восточного па 16,7% по сравнению с опылением на второй день цветения.

3. Опыление пчелами козлятника восточного с использованием мелкодисперсного дождевания в первый день его цветения увеличивает урожайность семян на 22,3% по сравнению с опылением па второй день цветения.

4. Средняя скорость работы одной пчелы на опылении цветков козлятника восточного составляет 9,3 цветка в минуту. Существенной разницы в посещаемости пчелами цветков козлятника восточного в течение вегетации не отмечено, за исключением конца цветения, когда интенсивность работы пчел снижается до 8,3 цветков в минуту.

5. При возделывании козлятника восточного с орошением мелкодисперсным дождеванием отмечен наивысший процент цветков с нектаром (70-80%), что в 1,5-2 раза больше но сравнению с вариантом без орошения.

6. Доля участия пчел в опылении козлятника восточного в 5 раз выше по сравнению с дикой эптомофауиой (в основном шмелями и мухами).

7. Наибольшая урожайность ссмям козлятника восточного отмечена при сочетании пчелоопылеиия и орошения мелкодисперсным дождеванием -8,54 ц/га, что в 3 раза больше по сравнению с вариантом без орошения.

8. Наибольшая масса семян, энергия прорастания и всхожесть семян козлятника восточного наблюдалась в варианте с опылением пчелами п орошением мелкодисперсным дождеванием по сравнению с вариантом с опылением без орошения.

9. Использование пчелоопылеиия козлятника восточного при мелкодисперсном дождевании повлияло на повышение урожая семян этой культуры с 1,8 до 4,8 раза. Уровень рентабельности возрос с 1,3 до 1,9 раза.

Предложен и я

1. Для увеличения урожая семян козлятника восточного и улучшения их качества, а также обогащения почвы соединениями азота в условиях мелкодисперсного дождевания следует использовать пчел.

2. Для улучшения образования семян козлятника восточного проводить насыщенное опыление медоносными пчелами, в первый день жизни цветков.

3. При определении количества пчел, используемых для опыления козлятника восточного, исходить из кратности посещения каждого цветка пе менее 8-10 пчелами.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Мухамеджанов, Эльдар Ривгатович, Москва

1. Абрамов Л.Л. Роль козлятника восточного в биологическомземледелии// Козлятник восточный проблемы возделывания и использования: Тез .докл. 3 Межрегиоп. науч. - произв. семинара. Пенза, 1993, С. 45-50.

2. Авакян А.А. Управлять развитием живых организмов// Яровизация.1938, С. 75-119.

3. Аветисян Г.А. Пчеловодство. М.: Колос, 1965, 288с.

4. Аветисян Г.А. Пчеловодство. М.: Колос, 1967, С. 235-239.

5. Аветисян Г.А. О взаимозависимости эволюции перепончатокрылых иэнтомофильпых растении//Докл. совещ. по вопр. биол. Томск, 1959, С. 169-171.

6. Аветисян Г.А., Черевко Ю.А. Пчеловодство. М. 2001,С. 260-263.

7. Аджиев A.M., Курбапов С.А. Мелкодисперсное дождеваниевиноградников// Гидротехника и мелиорация, 1978, №7, С. 47-52.

8. АПзсиштат В.А. Метереологичсскисфакторы и среда обитания//

9. Экологическая физиология животных. Ленинград: пзд-во «Наука», 1981, Ч. 2. С. 483-525.

10. Александров А.Д. Орошения туманом// Газета «Сельская жизнь», 6февраля 1976.

11. Александров А.Д., Рассолов Б.К., Чичасов В.Я., Горшков В.В.

12. Мелкодисперсное дождевание сельскохозяйственных культур. Девятый международный конгресс но ирригации и дренажу. Прогрессивные способы орошения// Сборник статей советских специалистов. ЦБНТИ Миводхоза СССР, М., 1975, 19 с.

13. Алиев Т.А. Мсдопродуктивность горчицы и роль пчел в повышении ееурожайности//Тр. НИИП., 1972, Вып. 7, С. 148-162.12