Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Разработка элементов технологии возделывания и силосования тростника южного Phragmites australis в условиях дельтовых экосистем

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Разработка элементов технологии возделывания и силосования тростника южного Phragmites australis в условиях дельтовых экосистем"

На правах рукописи

Ф

Мучоно Робертсон Нхамо

РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И СИЛОСОВАНИЯ ТРОСТНИКА ЮЖНОГО PHRA GMITES A USTRALIS В УСЛОВИЯХ ДЕЛЬТОВЫХ ЭКОСИСТЕМ (НА ПРИМЕРЕ ДЕЛЬТЫ Р. ВОЛГА)

Специальность 06.01.01 - Общее земледелие, растениеводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

005531993

Пенза, 2013

005531993

Диссертационная работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Астраханский государственный университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент, зав. кафедрой

агроинженерии, мелиорации и агроэкологии ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет»

Сальников Алексей Львович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

кафедры переработки сельскохозяйственной продукции ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» Кшникаткина Анна Николаевна

кандидат сельскохозяйственных наук, директор ФГБУ ГЦ АС «Пензенский» Эркаев Василий Николаевич

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный

аграрный университет»

Защита диссертации состоится «28» июня 2013 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д. 220.053.01 при ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30.

Тел./факс: 8(8412) 62-83-54; E-mail: selekzia@yandex.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия».

Автореферат разослан « я/» OS- 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук, профессор

В.А. Гущина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние десятилетия в мировой практике сельского хозяйства наметилась тенденция возделывания и применения для разных целей растений тростника южного Phragmites australis (Cfzkova-Konsalova и др., 1992; Randall, John, 1995; Armstrong и др., 1996; Chambers и др., 1999; Lenssen и др., 2000; Small, Catling, 2001). В XX веке стебли растения использовали для производства картона, древесноволокнистой плиты, бумаги и упаковочных материалов, листья и стебли применялись в качестве источника энергии, стройматериалов, в синтетической, текстильной, пищевой и фармакологической промышленности (Bittmann, 1953; Rudescu и др., 1965; Haslam, 1972; Hocking и др., 1983; Graneli, 1984; Galinato, van der Valk, 1986; Adams, 1990; Wunderlin, 1998; Small, Catling, 2001).

По сведениям многих авторов, листьях молодых побегов Phragmites australis являются полезным кормом для сельскохозяйственных животных в связи с содержанием в сухой массе 18-22% сырого протеина (Best и др., 1981; Briggs, 1999; Lenssen и др., 2000). Из-за сложного строения корней и корневищ, тростниковые заросли использовались для защиты береговой линии озер, каналов и рек от водной эрозии (Bonham, 1983; Frankenberg, Tennant, Tilleard, 1995; Coops и др., 1996).

Возделывание тростника южного также эффективно для водоснабжения и очистки систем сточных вод, гидропонных систем и водно-болотных угодий от избыточного количества азота, фосфора, пестицид и взвешенных твердых частицах (Cooper и др., 1990; Schierup, Brix, 1990; Haberl, Perfler, 1991; Gumbricht, 1992; Gassner, Neugebohrn, 1994; House и др., 1994; Dewedar и др., 1995; Williams и др., 1995). Тростник южный Phragmites australis Cav широко распространён в дельте р. Волга (Горбунов, 1970), на долгопойменных и плакорных местообитаниях, принта * участие в формировании растительного покрова, причём в качестве основа. ^ эдификатора или доминанта (Доброхотова, Михайлова, 1938; Живогляд, 19706), образуя гумусный слой почвы (Фисенко, 1955). Его заросли влияют на распределение стока, скорости течения, аккумулируют несомые водой взвеси, оказывая большое влияние на формирование микрорельефа (Цаценкин, 1962; Сальников, 2000).

Перспективным направлением агропромышленного комплекса Зимбабве (Африка) является увеличение доли кормов для сельскохозяйственных животных и производство альтернативных источников энергии. В связи с тенденциями и темпами развития сельскохозяйственного производства западных регионов Африки становится актуальной задачей поиск и внедрение в практику производства новых сельскохозяйственных культур, наиболее приспособленных к изменяющимся условиям климата и имеющих высокий биологический потенциал (Global Biodiversity Forum, 2004). В этом отношении Phragmites australis является высокоэффективной культурой, внедрение которой позволит создать сырьевую базу для развития кормопроизводства, биоэнергетики, текстильной промышленности и других отраслей хозяйства, снизить зависимость от импорта, а также повысить экономическую эффективность сельхозпроизводства и обеспечить занятость местного населения

(Сальников и др., 2011; Сальников и др., 2012). Технология возделывания Ркга^тИев спШгаИз апробирована автором данной работы на территории Российской Федерации в условиях дельтовых экосистем р. Волга (Астраханская область).

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в разработке элементов технологии возделывания и силосования тростника южного Ркга^тИез аня/гаПз в условиях дельтовых экосистем (на примере дельты р. Волга).

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Изучить особенности вегетативной регенерации и потенциальных возможностей произрастания тростника южного в условиях орошаемого агроценоза;

2. Разработать агротехнические элементы технологии возделывания РЪгадпИеь спШгаНз, включающие сроки, способы и нормы посадки, использование минеральных удобрений в условиях орошения дельты Волги;

3. Подобрать лучший консервант для силосования растительной массы тростника южного;

4. Выявить изменение структуры комплекса актиномицетов ризосферной зоны в зависимости от фенологических фаз развития растений Phragmites ст.ч/гаИ.ч;

5. Разработать посадочную машину для корневищ тростника южного РИга^Иа аи$1гаИ$ в условиях дельтовых экосистем;

6. Дать экономическую и биоэнергетическую оценку изучаемым технологическим приемам возделывания и силосования ['Ига^тПех тШгаИз.

Научная новизна. Применительно к условиям дельты Волги проведены системные эколого-агротехнические и агрохимические исследования по формированию урожая тростника и разработаны элементы технологии возделывания Phragmites отШга/м для введения его в культуру с целью получения корма для сельскохозяйственных животных. Впервые исследованы актиномицетные комплексы прикорневых зон растений тростника южного. Проведена биоэнергетическая и экономическая оценки эффективности изученных агротехнических приемов возделывания и силосования тростника южного. Разработана полезная модель «Посадочная машина корневищ тростника южного» (код МПК А 01 С 11/00, А 01 С 11/04; регистрационный №2013106059 от 12.02.2013 г.)

Практическая значимость работы. Выявлены наиболее эффективные агротехнические и агрохимические приемы, обеспечивающие в условиях орошения дельты Волги стабильное получение кормовой массы тростника южного на уровне 33 тонн с гектара. Результаты исследований позволят повысить продуктивность орошаемой пашни, расширить ассортимент культивируемых видов растений кормового назначения, включить в сырьевой конвейер адаптивную для почвенно-климатических условий дельты Волги и пойменных экосистем р. Замбези (Африка) культуру с высокими питательными и энергетическими показателями кормовой массы.

Основные положения, выносимые на защиту:

•-особенности роста, развития и фотосинтетической деятельности тростника южного в зависимости от сроков, способов, норм посадки и доз внесения минеральных удобрений;

• -влияние изученных агроприемов на продуктивность и качество тростника южного в условиях орошения;

• - питательность корма в зависимости от выбранного способа консервирования при силосовании;

• -изменение структуры комплекса актиномицетов ризосферной зоны тростника южного в зависимости от смены фенологических фаз;

• -обоснование использования посадочной машины корневищ тростника южного;

• -результаты экономической и биоэнергетической оценки эффективности элементов технологии возделывания и силосования тростника южного.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на заседаниях и научных семинарах кафедры ботаники, почвоведения и биологии экосистем, кафедры агроинженерии, мелиорации и агроэкологии Астраханского государственного университета; международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2010» (Астрахань, 2010); международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования университетов, интеграция в региональный инновационный комплекс» (Астрахань, 2010); международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Экокультура и фитобиотехнологии улучшения качества жизни на Каст*': (Астрахань, 2010); VII всероссийской научной конференции студентов и моь_ ученых «Актуальные проблемы инновационного развития АПК. Будущее Al ич, (Астрахань, 2010-2011); VIII всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых «Будущее АПК: наука и технологии, инновации и бизнес» (Астрахань, 2012-2013).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 17 печатных работах, в том числе 5 в изданиях, по перечню, рекомендованному ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 160 страницах компьютерного текста, содержит 31 таблицу, 9 рисунков и 7 приложений. Список литературы включает 204 источника, в том числе 98 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 2010-2012 гг. на опытном поле в экспериментальном хозяйстве Государственного научного учреждения «Всероссийский НИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства», а также в производственных условиях в ПЗ «Юбилейный» Камызякского района Астраханской области. Почвы опытных участков представлены аллювиальным темногумусовым гидрометаморфическим типом тяжелого гранулометрического состава с содержанием гумуса (по Тюрину) - 1,70%, слабощелочной реакцией среды. Тип засоления почвы сульфатно-хлоридный, с возрастанием количества анионов вниз по почвенному профилю. Плотность сложения почвы в слое 0...60 см колеблется от 1,13 до 1,33 г/см3. Влажность устойчивого завядания в пахотном слое 14,9%, показатели наименьшей влагоемкости составляют 29,61...33,14%. Содержание минерального азота - 27,2 мг, фосфора - 69,1 мг, калия 205,5 мг на 100 г почвы.

За годы исследований климатические условия не имели значительных метеорологических отклонений от среднемноголетних значений, были характерны воздушные и почвенные засухи, последствия которых часто отражаются на продуктивности кормовых культур в зоне исследований.

Программа исследований включала следующие опыты:

Опыт 1. Влияние сроков посадки на рост, развитие и формирование урожая надземной массы тростника южного в дельте Волги. 1 срок - 1 декада апреля (6-8° С); 2 срок (контроль) - 2 декада апреля (8-10° С); 3 срок - 3 декада апреля (10-12° С); 4 срок - 1 декада мая (12-14° С).

Опыт 2. Влияние способов и норм посадки на формирование продуктивности тростника южного в дельте Волги. Фактор А - способ посадки: 1 - широкорядный, с междурядьем 0,45 м; 2 - широкорядный, с междурядьем 0, 70 м (контроль); 3 -широкорядный, с междурядьем 0,90 м. Фактор В - норма посадки: 1 - 100 тыс. шт/га; 2 - 120 тыс. шт/га (контроль); 3 - 140 тыс. шт/га; 4 - 160 тыс. шт/га.

Опыт 3. Влияние внесения различных доз минеральных удобрений на урожайность и качество кормовой массы тростника южного. 1. без удобрений (контроль); 2. Р90 К® - фон; 3. фон + 4. фон + N90; 5. фон + N120; 6. фон + N150. Удобрения вносились весной под предпосевную культивацию.

Варианты опытов закладывались систематическим методом размещения делянок в четырехкратной повторности. Площадь опытных делянок 100 м2, площадь учетных делянок 80 м2.

Опыт 4. Подбор оптимапьного состава биологического консерванта для силосования растительной массы тростника южного. 1. Без консервантов (контроль); 2. Биотроф 600; 3. Биотроф 600 + свекловичная патока. Расход Биотрофа 600 - 0,25 кг на 1 тонну, свекловичной патоки - 10 кг/ тонну. Способ внесения -полив дождеванием.

Объектом исследований со сроками высадки, способами и нормами посадки и влиянием минеральных удобрений являлся тростник южный Phragmites australis (дикий вид).

При проведении исследований руководствовались общепринятыми методиками полевого опыта (Доспехов, 1985), методическими указаниями, разработанными ВНИИ кормов им. Вильямса (1987), методиками полевого опыта с удобрениями (Щерба, Соколов, 1967; Юдин, 1980).

Для комплексной оценки результатов исследований полевые опыты сопровождались фенологическими наблюдениями, учетами, почвенными, биохимическими и микробиологическими анализами. Метеорологические наблюдения проводились в течение всего вегетационного периода на метеостанции пос. Табола Камызякского района Астраханской области.

Отбор почвенных образцов опытного участка для агрохимического анализа проводили буром в двух несмежных повторениях на глубину 0-30 см, 0-60 см и определяли содержание гумуса (%) по методу И.В. Тюрина, легкогидролизуемого азота (мг/кг) (Баранов, Тараканов, 1990), подвижного фосфора (мг/кг) и обменного калия (мг/кг), измеряли pH водной и солевой вытяжки. Химические анализы проводились в ФГЪУ государственном центре агрохимслужбы «Астраханский».

Фенологические наблюдения проводились систематически, визуально и одновременно на всех вариантах опыта, отмечая календарные даты прохождения основных фенологических фаз: а - всходы; б - кущение; в - выметывание (выход в трубку); г - цветение; е - молочная спелость; ж - полная спелость. Начало фазы отмечали по вступлению в нее 10% растений, полная фаза - 75% растений (Подольский, 1967).

Оценка посадок по биометрическим показателям проводилась по осноч-: фенологическим фазам на специально закрепленных площадках в четырехк]. повторности: кустистость растений проводили в фазу начало вегетации (вс;.:" период уборки - фазу колошения (выметывание); высоту растений определяли . измерения в 10 точках отбора; для определения облиственности подсчитывали число листьев на укорененных растениях; площадь листового аппарата определяли методом высечек. Зная массу и площадь высечек, а также общую массу листьев, определяли площадь листьев всей пробы. Зная кустистость растений, рассчитывали площадь листьев на 1 га.

Фотосинтетическая деятельность растений тростника южного определялась по методике A.A. Ничипоровича (1963, 1969). Фотосинтетический потенциал (ФП) определяли путем суммирования показателей площади листьев на гектаре посева за вегетацию (Устенко, 1963).

Учет урожая зеленой и сухой массы и семян проводили путем сплошного скашивания на учетных делянках по вариантам опыта. Урожай приводили к 100% чистоте и контрольной влажности.

Оценку качества силоса проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 23638-79. В стандарт для оценки качества силоса включены показатели,

7

характеризующие его качество и питательные свойства: содержание сухого вещества, сырого протеина, каротина, органических кислот, pH, а также органолептические признаки (запах и структура силоса).

Для учета актиномицетов ризосферной зоны растений брали образцы, представляющие собой корни с прилегающим слоем почвы, не превышающим по толщине 3 мм (Методы..., 1991). Длину актиномицетного мицелия определяли методом люминесцентной микроскопии, используя раствор акридина оранжевого. Расчеты биомассы проводили, учитывая, что биомасса сухого вещества для 1 м актиномицетного мицелия диаметром 0,5 мкм составляет 3,9 х 10"8 г (Полянская, 2005). Для изучения родового разнообразия актиномицетного комплекса использовали среду Красильникова №2 с микроэлементами и лактатом натрия (Дзержинская, 2008). Посевы инкубировали в термостате при 28°С в течение 1-2-х недель и при комнатной температуре до 3-х недель (Зенова, 2000; Зенова и др., 2006). Подсчитывали общее количество выросших колоний актиномицетов и проводили их родовую идентификацию согласно «Определителю бактерий Берджи» (1997) по морфологическим и хемотаксономическим показателям.

Структуру ризосферного комплекса актиномицетов характеризовали на основании синэкологических показателей частоты встречаемости, частоты доминирования, долевого участия (доли) родов в актиномицетном комплексе (Звягинцев, Зенова, 2001).

Энергетическую оценку технологии выращивания тростника южного проводили с учетом методики A.A. Жученко (1988), H.A. Помазкова (1984).

Расчет экономической эффективности использования минеральных удобрений проводили по методическим указаниям В.Ф. Беликова (1980).

Математическую обработку экспериментальных данных проводили с учетом методики Б.А. Доспехова (1985), Е.А. Дмитриева (1995) и с использованием программы EXCEL.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влняние сроков посадки на хозяйственно-биологические особенности роста и развития Phragmites australis и формирование надземной массы в орошаемых агроценозах дельты Волги

Фенологические наблюдения. Рассада тростника южного, посаженная в первый срок, принялась в среднем на 6-7 день после посадки. На период полных всходов на 1 п.м. рядка насчитывалось в среднем 10 растений тростника. Межфазный период «посадка-всходы» был наиболее продолжительным из-за низких температур почвы в период приживления рассады. Период «всходы-кущение» составил в среднем 25-26 дней, «кущение-вымётывание» - 33-34, «цветение» - 4-5, «цветение-молочная спелость» - 24-25 и «молоч.^л-полная спелость» - 24-25 дней. В итоге вегетационный период при посадке в первой декаде апреля (1 срок) составил 116-122 дня. Полная спелость растений тростника южного приходилась на 1-2 августа. При

S

втором сроке посадки, растения попали в более благоприятные условия для прорастания. В 2010 г. во второй декаде апреля отмечались понижения температуры на уровне почвы. Тем не менее, растения тростника укоренились на 5-6 день от посадки. На 1 п.м. рядка насчитывалось в среднем 10-12 растений. Период «всходы-кущение» насчитывал 23-24 дня, «кущение-вымётывание» - 31-32, межфазный период «вымётывание-цветение» оставался на том же уровне - 4-5 дней, как и при первом сроке. Вегетационный период при посадке во второй декаде апреля (2 срок) сократился на 7 дней и составил 109-115 дней.

Рассада тростника при третьем сроке посадки прижилась на 4-5 день. К моменту полных всходов на 1 п.м. насчитывалось 14 растений. Продолжительность периодов «всходы-кущение» и «кущение-вымётывание» оставалась на том же уровне, что при втором сроке посадки. Нарастание суммы активных температур ускорило прохождение остальных фаз развития тростника при этом сроке посадки. В итоге продолжительность вегетационного периода составила 104-110 дней. Фаза полной спелости тростника южного при посадке в третьей декаде апреля (3 срок) приходилась на 5-6 августа При четвертом сроке посадки - в первой декаде мая растения прижились также на 4-5 день. На 1 п.м. насчитывалось 14-15 растений тростника Период «всходы-кущение» насчитывал 19-20 дня, «кущение-вымётывание» - 27-28 дней, межфазный период «вымётывание-цветение» - 3-4 дня, что и в третьем сроке посадки. Развитие растений тростника южного проходило быстрее, чем в предыдущие сроки посадки, особенно в первой половине вегетации, быстрее проходил период налива и созревания семян в метелке. В итоге вегетационный период составил 97-103 дней, что на 19 дней короче всех остальных сроков.

Рост и развитие растений тростника. Анализ темпов роста растен-г" тростника позволил установить, что лучшие условия роста формируются при гк . в первой декаде мая (4 срок). Различия в линейных приростах при сравнении посадив в третьей декаде апреля и первой декаде мая незначительны. Межфазный период «от всходов до кущения» в разные сроки посадки (от 1 до 4 срока посадки) характеризуется среднесуточным приростом стебля от 0,018 до 0,030 м; период «от кущения до выметывания» - от 0,026 до 0,042 м; период «от выметывания до цветения» - от 0,068 до 0,090 м; период «от цветения до молочной спелости» - от 0,022 до 0,020 м.

Сроки посадок растений тростника повлияли на выход сухого вещества биомассы. Прирост общей сухой биомассы тростника был наиболее активным при посадке в третий и четвертый сроки посадок. Наименьшее количество прироста сухого вещества биомассы тростника наблюдалось в межфазный период «от цветения до молочной спелости» независимо от сроков посадки растений (от 0,6 до 0,1 г/м2).

Растения тростника, посаженные в третьей декаде апреля и первой декаде мая, были крупнее, масса в среднем составляла 150 и 160 г на одно растение. Высота растений варьировала от 2,65 м в первый срок посадки до 2,80 м в третий срок посадки. Облиственность растений тростника также увеличивалась от первого срока к

9

четвертому сроку посадки и составила соответственно 24,7...28,8%. У растений первого и второго сроков посадок к полному созреванию отмечено отмирание нижних листьев. Кустистость растений тростника постепенно снижалось от первого срока к четвертому сроку посадки, соответственно от 1,6 до 1,2 штук. Посадки тростника в третьей декаде апреля и первой декаде мая формировали наибольшую листовую поверхность растений, средняя площадь листьев составляла 0,1757-0,1755 м2 на одно растение соответственно. В наших условиях при первых двух сроках посадок, более длительный вегетационный период не способствовал активному росту листьев, и площадь листьев была наименьшей, особенно при посадке в первой декаде апреля - 0,1074 м2 на 1 растение.

Урожайность и питательность тростника. Посадки в третьей декаде апреля и первой декаде мая в среднем за три года обеспечили примерно равные сборы биомассы - 31,6 и 31,2 т/га соответственно. Они достоверно превышали значения контрольного срока на 66,3 и 64,2 %. Минимальная урожайность получена при первом сроке посадки - 19,0 т/га зеленой массы. В первый год жизни урожайность зеленой массы варьировала от 8,6 т/га при первом сроке посадки до 19,8 т/га при третьем сроке. На второй год жизни урожайность зеленой массы тростника варьировала от 22,8 до 37,1 т/га, что выше в 1,8...2,6 раза в зависимости от срока посадки по сравнению с предыдущими показателями. На третий год жизни заметных изменений в приросте урожайности зеленой массы отмечено не было, но максимальные значения урожайности характерны для 4 срока посадки - 38,4 т/га.

Таблица 1 - Урожайность, питательная и энергетическая ценность тростника

южного в зависимости от сроков посадки растений (среднее за 2010-2012 гг.)

Урожайность Кормовые Переваримый Обменная

Сроки посадки сухой массы, единицы, т/га протеин, т/га энергия,

т/га Мдж/га

1 декада апреля 5,0 2,2 0,20 44000

(1 срок)

2 декада апреля 6,7 2,9 0,22 59630

(2 срок)

3 декада апреля 7,9 3,6 0,32 72680

(3 срок)

1 декада мая 7,8 3,6 0,33 71760

(4 срок)

Сроки посадки оказывали влияние на качество кормовой массы тростника южного. При более поздних посадках отмечено увеличение содержания кормовых единиц (с 0,44 до 0,46%), переваримого протеина (с 3,9 до 4,2%) и обменной энергии (с 8,8 до 9,2 МДж) на 1 кг абсолютно-сухого вещества.

Высокая урожайность зеленой массы при посадке в третьей декаде апреля и первой декаде мая по сравнению с первыми двумя сроками обеспечили также максимальный выход сухого вещества. Сбор сухого вещества в эти сроки составил в

ю

среднем 7,9 и 7,8 т/га соответственно. По кормовым достоинствам также третий и четвертый сроки посадки были выше. Это подтверждают данные по сбору кормовых единиц и переваримого протеина. Два последних срока посадки превышали два первых срока по выходу переваримого протеина на 0,12-0,13 т/га и обменной энергии на 28580-13050 МДж/га (табл. 1).

Влияние способов и норм посадки на урожайность и питательную ценность Ркгадткея аи*1гаИх в дельте Волги

Правильное определение нормы высева, способа посадки, соблюдение оптимальной ширины междурядий, расстояния между растениями в рядках существенно способствуют повышению урожайности кормовой культуры.

Полевая всхожесть. Урожайность тростника зависит от индивидуальной продуктивности каждого растения, а последняя определяется количеством их на единице площади. В тоже время густота стеблестоя зависит от полевой всхожести посадочного материала. В наших исследованиях в первый год жизни отмечалось снижение полевой приживаемости растений по мере увеличения междурядий. Так при норме высадки 100 тыс. растений на гектар приживаемость снижалась с 20 % при междурядье в 0,45 м до 22% и 25 % при междурядьях 0,70 и 0,90 м соответственно. Также отмечалась тенденция снижения приживаемости при увеличении нормы высадки на гектар при всех способах посадки. Наименьший процент выпадов в среднем по всем нормам отмечен при междурядье 0,45 м - 23%, максимальный - при междурядье 0,90 м - 26,9 %.

Рост и развитие тростника. Исходной характеристикой роста растений являются абсолютные приросты. Наиболее часто используют такие показатели как прирост биомассы, прирост листовой поверхности и прирост по высоте.

В опытах культура тростника южного показала высокую пластичность да т-при значительном загущении в рядках. При всех способах посева с увеличии. нормы с 100 до 160 тыс. шт/га уменьшалась средняя масса растений: при широкорядном способе с междурядьем 0,45 м - на 24 г; при широкорядном с междурядьем 0,70 м - на 28 г; при междурядье 0,90 м - на 17 г. Наибольшую массу растений имел широкорядный способ посадки с междурядьем 0,90 м и нормой посадки 100 тыс. шт/га - 0,192 кг. Наименьшую массу имели растения, посаженные с междурядьем 0,70 и с нормой посадки 140-160 шт/га - 0,119-0,120 кг (табл. 2).

Способ посадки и нормы высадки существенно меняли высоту растений тростника. С увеличением нормы посадки со 100 тыс. до 160 тыс. шт/га прирост в высоту растений увеличивался: при широкорядном способе с междурядьем 0, 45 м -на 0,18 м; при широкорядном с междурядьем 0,70 м - на 0,07 м; при междурядье 0,90 м - на 0,11 м. Если сравнивать высоту растений при различных способах посадки, наибольшие параметры имели растения широкорядной посадки с междурядьем 0,90 м - 3,71...3,82 м, наименьшую с междурядьем 0,45 м - 3,07...3,25 м. Средние значения были у широкорядного с междурядьем 0,70 м - 3,03... 3,10 м (табл. 2).

Таблица 2 - Зависимость морфологических признаков тростника южного от способа и нормы посадки (среднее за 2010.. .2012 гг.)

Норма Высота Масса Коли- Длина Шири- Длина

Способ высад- расте- расте- чество листа, на метел-

посадки ки, тыс. шт/га ний, м ний, кг листьев, шт м листа, м ки, м

Широкорядны 100 3,07 0,184 10,0 0,44 0,035 0,39

й с 120 3,11 0,179 11,0 0,42 0,037 0,38

междурядьем 140 3,23 0,159 11,0 0,41 0,036 0,34

0,45 м 160 3,25 0,160 11,0 0,40 0,034 0,32

Широкорядны 100 3,03 0,148 10,0 0,46 0,035 0,36

й с 120 3,08 0,128 11,0 0,44 0,035 0,39

междурядьем 140 3,10 0,119 11,0 0,39 0,037 0,34

0,70 м 160 3,10 0,120 10,0 0,40 0,035 0,35

Широкорядны 100 3,71 0,192 11,0 0,40 0,032 0,35

й с 120 " 3,89 0,180 11,0 0,37 0,030 0,35

междурядье 140 3,94 0,176 11,0 0,33 0,030 0,33

0,90 м 160 3,82 0,175 11,0 0,35 0,031 0,34

При широкорядном способе с междурядьем 0,45 м длина листовой пластинки уменьшилась при увеличении нормы посадки со 100 до 160 тыс. шт/га на 0,04 м; при широкорядном с междурядьем 0,70 м - на 0,06 м; при междурядье 0,90 м - на 0,05 м в среднем. Ширина листа при различных нормах посадки особых различий не имела. Однако если сравнивать способ посадки, имеются различия. В посевах с междурядьем 0,90 м поперечное сечение листовой пластинки было уже. Ширина междурядий существенным образом не повлияла на длину метелки, если сравнивать различные способы посадки. Незначительное уменьшение длины метелки отмечено при междурядье 0,45 м с увеличением нормы посадки (табл. 2).

Структура урожая. К моменту уборки в посадках тростника, в зависимости от количества высаженных растений и ширины междурядий, насчитывалось разное количество растений. Лучшим распределением по площади посева растений была посадка с междурядьем 0,45 м. Наибольшее количество с сохранившимися растениями к уборке был вариант с нормой высадки 100 тыс. шт. на гектар - 96,7% от числа взошедших после посадки. Большой процент самоизреживания растений тростника южного отмечен у широкорядного посева с междурядьем 0,90 м и нормой высадки 160 тыс. шт. на гектар - 11,2%. Увеличение нормы со 100 до 160 тыс. шт. на гектар при этом же междурядье снижало наибольшее количество растений к уборке по сравнению с другими способами - с 7,4 % до 11,2%. Посадки с междурядьем 0,45 м, по сравнению с другими вариантами, формировали более облиственную массу и процент листьев от общей массы растений был максимальным и составил 25,0% при норме высадки в 100 тыс. шт. на гектар и 23,0% при норме 160 тыс. шт. на гектар.

Фотосинтетическая деятельность в посеве. Изучение фотосинтетической деятельности растений тростника южного в зависимости от способа и норм высадки показало, что максимальная площадь листьев в основном зависит от густоты стеблестоя и структуры посева.

Таблица 3 - Фотосинтетическая деятельность тростника южного в зависимости от

способов и норм посадки (среднее за 2010.. .2012 гг.)

Способ посадки Норма посадки, тыс. шт/га Максимальная площадь листьев, тыс. Фотосинтетический потенциал, тыс. Чистая продуктивность фотосинтеза,

м2/га м2/га за сутки кг/м2-за сутки

Широкорядный с 100 120 38,9 42,6 2451,0 2553,5 0,0045 0,0057

междурядьем 140 45,6 2667,0 0,0058

0,45 м 160 45,8 2650,0 0,0057

Широкорядный с междурядьем 0,70 м 100 120 140 32.4 40.5 38,5 2362,0 2450,0 2529,0 0,0043 0,0055 0,0052

160 40,2 2530,0 0,0053

Широкорядный с междурядьем, 0,90 м 100 120 140 160 33,9 39,6 42,0 42,0 2452,0 2496,0 2599,0 2610,0 0,0046 0,0053 0,0056 0,0056

Наибольшая листовая поверхность посевов отмечена при высадке максимальных норм - 160 тыс. шт. на гектар при широкорядном способе посадки г междурядьем в 0,45 м - 45,8 тыс. м2/га. Наименьшая листовая поверхность посевов наблюдалась при широкорядном способе посадки с междурядьем в 0,70 м и нормой высева в 100 тыс. шт. на гектар - 32,4 тыс. м2/га. В итоге сочетание площади листьев и максимальное нарастание сухой массы урожая отмечено в варианте с междурядьем 0,45 м и нормой высадки в 140 тыс. шт. на гектар. Чистая продуктивность фотосинтеза здесь оказалась наибольшей и составила 0,0058 кг/м2 сутки (табл. 3).

Урожайность и питательность тростника. Тростник южный в среднем за три года сформировал наибольшую урожайность зеленой массы - 33,3 т/га - при норме посадки 140 тыс. шт/га в широкорядном посеве с междурядьем 0,45 м, что выше урожайности при той же норме в широкорядном посеве с междурядьем 0,70 м на 1,3 т/га и с междурядьем 0,90 м на 2,3 т/га. Анализируя продуктивность по годам, широкорядный способ с междурядьем 0,45 м при всех нормах высева достоверно превышал остальные способы посадки по урожайности зеленой массы.

Таблица 4 - Урожайность и питательная ценность кормовой массы тростника южного в зависимости от способов и норм посадки (среднее за 2010...2012 гг.)

Способ посадки Норма посадки, тыс. шт/га Урожайное ть сухой массы, т/га Кормовые единицы, т/га Переваримый протеин, т/га Обменная энергия, МДж/га

Широкорядный 100 5,2 2,28 0,20 46800

с междурядьем 120 7,8 3,43 0,31 70200

0,45 м 140 8,3 3,65 0,33 74700

160 8,0 3,52 0,32 72000

Широкорядный 100 5,0 2,20 0,19 45000

с междурядьем 120 7,4 3,25 0,30 66600

0,70 м 140 8,0 3,52 0,31 71900

160 7,5 3,30 0,30 67500

Широкорядный 100 5,1 2,24 0,20 45800

с 120 7,5 3,30 0,30 66000

междурядьем 140 7,8 3,43 0,31 69420

0,90 м 160 7,6 3,34 0,31 66880

Увеличение нормы посадки со 140 до 160 тыс. шт./га при всех способах посадки не дало достоверной прибавки урожая. При увеличении нормы со 100 тыс. до 140 тыс. шт. на гектар отмечена тенденция в сторону прибавки урожайности - более 30 т/га. Результаты наших исследований подтверждают, что норма высадки тростника южного на силосный корм в условиях орошения должна быть больше, а ширина междурядий уже, тем самым отмечена тенденция к увеличению густоты стояния и более уплотненному посеву, применяемого в мировой практике.

В мировой практике силосные культуры возделывают при довольно большом диапазоне ширины междурядий. Характерно отметить: чем влажнее климат, тем уже междурядья. В условиях орошения сужение междурядий с 0,70 м до 0,45 м позволит лучше конкурировать культурным растениям за влагу с сорняками, повысить устойчивость к вредителям и болезням. Определение питательности корма при разных способах и нормах посадки в среднем за годы исследований показало, что максимальный урожай сухой массы, сбор кормовых единиц, переваримого протеина получен при посадке с междурядьем 0,45 м и нормой посадки 140 тыс. шт. на гектар (8,3 т/га, 3,65 и 0,33 т/га соответственно). Содержание обменной энергии в урожае равнялось 74700 МДж/га (табл. 4).

Влияние минеральных удобрений на рост, развитие и продуктивность Phragmites аи&гаШ в условиях орошения дельты Волги Получение высоких урожаев культуры за счет естественного плодородия почв в условиях орошения невозможно. В этом случае применяют дробное внесение

14

азотных удобрений. В течение трех вегетационных лет изучали действие азотных удобрений на урожайность тростника южного.

Изменение реакции почвенного раствора. В течение изучаемого периода вегетации тростника в контроле по всем фазам вегетации наблюдалась стабильное состояние почвенного раствора. На фоновом варианте происходило подкисление в межфазный период кущение - выметывание на 0,03 ед. и подацелачивание в фазу выметывание - цветение на 0,08 ед. В прямой зависимости от дозы внесения азотного удобрения отмечалось подщелачивание реакции почвенного раствора. Увеличение дозы N90 до N120 способствовали несущественному подщелачиванию, или стабилизации реакции почвенного раствора по сравнению с показателями фона и дозы N60 и N,50.

Продуктивность тростника южного. В среднем за три года активный рост вегетативной массы тростника южного и усиленное накопление сухого вещества отмечались в период кущение - выметывание, особенно на третий год жизни. Это способствовало существенному увеличению анализируемого показателя на 7-14 т/га. В последующий межфазный период выметывание - цветение рост вегетативной массы тростника был менее интенсивным по сравнению с предыдущим межфазным периодом, но все-таки существенным (табл. 5).

Таблица 5 - Влияние различных доз минеральных удобрений на динамику

накопления зеленой массы растений тростника южного, т/га _(среднее за 2010...2012 гг.)

Вариант Фаза развития растений

кущение выметывание цветение

1. Контроль 5 12 18

2. Р9оК«) - фон 7 20 25

3. Р9оК6о + Мбо 8 22 28

4. Р90 Кбо + N90 10 24 31

5. РдоКбо + Т^по 12 25 38

6. Р90К<0 + ^50 12 26 37

НСРо.05, т/га 1,8 0,9 2,2

Разница между удобренным фоном, изучаемыми вариантами и контролем была достоверной по всем фазам развития. С учетом действия удобрений продуктивность агроценоза возрастала за три года в среднем на 7.. .20 т/га (табл. 5).

Средняя урожайность зеленой массы тростника на неудобренном варианте составила 18 т/га. Из изучаемых вариантов наиболее эффективным оказалось азотное удобрение N,20 на фоне (Р^Кад). Действие этой дозы азота проявлялось не только в существенной прибавке зеленой массы, но и в увеличении на 2,7% содержания сырого протеина в зеленой массе по сравнению с контролем. Увеличение дозы азота до N150 не дало существенной прибавки урожая (табл. 6).

Таблица б - Действие минеральных удобрений на урожайность зеленой массы тростника южного и содержание сырого протеина (среднее за 2010.. .2012 гг.)

Вариант Урожайность, т/га Содержание сырого протеина, % на абсолютно сухое вещество

1. Контроль (без удобрений) 18 18,0

2. Р90 К« - фон 25 20,0

3. РэоКбо + Ибо 28 20,1

4. РсюКбо + Мзд 31 20,5

5. РсюКбО + ^го 38 20,7

6. Р90 Кбо + N150 37 20,7

НСРо.05, т/га 3,1 0,15

Силосование растений РЬга^тИев аийгд/и с использованием биологического консерванта «Биотроф 600» и питательная ценность полученных кормов

Считается, что тростник южный относится к трудносилосуемому растительному сырью, особенно в стадии полного выметывания. Запаздывание со сроками уборки увеличивает содержание клетчатки в сырье и уменьшает количество Сахаров. Для определения оптимального срока заготовки тростника нами была проведена оценка зеленой массы, скошенной в разные фазы развития. По мере развития растений тростника все показатели содержания питательных веществ в зеленой массе снижались.

Таблица 7 - Влияние сроков уборки на содержание питательных веществ в

зеленой массе тростника (2010 г).

Фаза развития % сахара в сухом веществе Сырой протеин (СП), % к сухому веществу Сахарный минимум, %к сухому веществу Буферная емкость молочной кислоты, % к сухому веществу Отношени е сахар: буферная емкость (С: Б)

кущение 10,0 13,7 11,5 6,8 1,5

начало выметывания 8,5 13,1 9,9 5,8 1,5

конец выметывания 8,3 10,5 8,6 5,1 1,6

По результатам анализов и расчетов для тростника южного выявлен лучший срок уборки на силос - межфазный период «кущение (выход в трубку) - начало

16

выметывания». По результатам исследований при использовании консерванта по всем показателям отмечены положительные изменения качества корма. Содержание влаги более 75% в контроле отрицательно повлияло на качество корма. В опыте при использовании консервантов этот показатель снизился с 75,1% до 60,8%. Увеличилось содержание сырого протеина (с 1,4 до 5,1 %), клетчатки (с 9,6 до 11,5 %) и сырой золы (с 2,6 до 4,1 %). В 1 кг натурального корма повысилось содержание кормовых единиц с 0,11 (контроль) до 0,19 (Биотроф 600) и 0,30 (Биотроф 600 + свекловичная патока) (табл. 7).

Энергетическая ценность корма в виде обменной энергии достигла 2,8 МДж на кг натурального корма в варианте с использованием Биотрофа 600 + свекловичная патока. Также возросло содержание переваримого протеина с 3 г в контроле до 33 г.

Изменение структуры комплекса актиномицетов ризосферной зоны в зависимости от фенологических фаз развития растений Phragmites аин1гаН* Общая численность актиномицетов в ризосферной зоне растений тростника южного варьировала в пределах от 0,5*103 до 2,0* 10'1 КОЕ/г в зависимости от фазы развития. Минимальная численность актиномицетов наблюдалась в период фазы всходы, максимальная - в период фазы цветение.

Длина актиномицетного мицелия в прикорневой зоне тростника южного менялась от 183±]8 до 565±55 м/г в зависимости от фазы развития растений, в аллювиальной темногумусовой почве без растений тростника длина мицелия актиномицетов варьировала в более узких пределах значений - от 292±20 до 412±40 м/г. Максимальных значений длины актиномицетный мицелий достигал в период фазы молочной спелости (к 14 июля) растений тростника южного, минимальных значений - в период всходов растений (25 апреля).

■ 1 ■ 2

24%

154, Л —шЛЯШ Я 3 ■ 4

6

Рис. 1 - Процентное соотношение биомассы актиномицетов в разные фазы развития растений тростника южного (1 - всходы, 2 - кущение, 3 - выметывание, 4 - цветение, 5 - молочная спелость, 6 - полная спелость)

Высокие значения биомассы актиномицетов - 31 % выявлены в период молочной спелости растений тростника, низкие значения биомассы - 7 % - в период всходов растений. Примерно одинаковые значения биомассы актиномицетов

наблюдались во время прохождения растениями фаз кущения, выметывания и цветения (рис. 1).

При изучении таксономической структуры комплексов актиномицетов в прикорневой зоне тростника южного в зависимости от фазы развития растений обнаруживались представители родов $1герЮтусе%, АсИпотас/ига, М^готопохрога, АсНпор1апгБ, Streptosporanghlm. Показатели частоты встречаемости представителей отдельных родов актиномицетов в зависимости от фазы развития растений варьировали от 1 до 78%. Независимо от фазы развития растений тростника южного доминирующими родами актиномицетов являются Б^ерЮтусез, частота встречаемости которых варьирует от 45% в период всходов до 78% в период полной спелости. К числу частых родов актиномицетов отнесены род КИсготопо.чрога и род 81герЮ^рогап^шт, частоты встречаемости которых составляют 22%...4%. К числу редких родов актиномицетов отнесены род АсИпотаёнга и род АсИпор1апе$, частоты встречаемости которых составляют 13%... 1% (табл. 8).

Таблица 8 - Частота встречаемости родов актиномицетов в ризосферной зоне

тростника южного, %

Сроки, 2012 г. Фаза развития растений $1гер1о- тусе$ АсИпо-та<1ига Мгсгото-позрога АсИпо-р1апе$ $1гер1о-$роюп£шт

25 апреля Всходы 45 10 22 5 18

18 мая Кущение 50 10 20 2 18

19 июня Выметывание 57 7 19 2 15

24 июня Цветение 60 7 18 2 13

14 июля Молочная спелость 66 6 18 1 9

1 августа Полная спелость 78 13 5 0 4

В целом за все время наблюдений наблюдается повышение частоты встречаемости стрептомицетов от фазы всходов до фазы полной спелости растений, для микромоноспор и стрептоспорангий частота встречаемости понижается к концу вегетационного периода тростника. Характерно, что частота встречаемости актиномадур постепенно понижалась от фазы всходов до фазы молочной спелости растений, а затем в 2 раза возросла в период полной спелости растений, что вероятно связано с сукцессионными перестройками в структуре комплекса актиномицетов и наличием подходящих органических соединений в прикорневой зоне тростника южного (табл. 8).

Технико-эксплутационные показатели и результаты их использования при

возделывании Phгagmites аиМгаИБ Технология возделывания тростника южного разрабатывалась с учетом следующих основных факторов:

1. Корневая система тростника расположена на глубине 25-30 см.

2. Семена тростника имеют очень малые размеры, покрыты чешуйчатой оболочкой.

3. Развитие тростника происходит на затопленных участках в водной среде. Таблица 9 - Технологическая схема возделывания тростника южного в условиях

орошения дельты Волги

Виды работ Марка сельскохозяйствен ных машин Сроки проведения Качественные показатели

Безотвальная вспашка Чизельный плуг Осенью На глубину 25...30 см

Боронование (дискование) Дисковая борона Ранней весной Высота валиков, образованных смежными проходами, не должна превышать 10 см

Эксплуатацией ная планировка Скреперы емкостью ковша 2,75-3,0 м3 Сразу после боронования Отклонения от поверхности чеков ± 2,5 см, на площади не более 5%

Отделка поверхности чеков Длиннобазовые планировщики или тяжелые грейдеры Вслед за боронованием Равномерное выравнивание поверхностей

Внесение удобрений Разбрасыватели удобрений Сразу после планировки Заделываются сразу после внесения на глубину 10... 12 см перекрытие не более 6% от ширины смежных проходов захвата агрегата

Боронование (дискование) Дисковые бороны Сразу за внесением удобрений Гребнистость поверхности поля не более 8... 10 см

Высадка рассады Рассадопосадочная машина Апрель-май Глубина посадки 1,5.. .2,0 см

Щелевание междурядное Пропашной культиватор с щелевателями В фазе 12.. 15 листьев На глубину: первое 12.. 15 см; последующие 20..25 см

Уборка Тростниковоуборо чный комбайн

Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур предусматривают обеспечение растений в течение всего вегетационного периода оптимальными условиями роста и развития.

Это позволяет наиболее полно использовать биологический потенциал растений и обеспечить максимальную отдачу ресурсов, благодаря их комплексному применению. Технологическая схема возделывания тростника южного представлена в таблице 9.

Разработка посадочной машины корневищ тростника южного. Задача, на решение которой направлена полезная модель, - повышение надежности работы, возможность укладки корневищ вдоль рядка, предотвращение обволакивания сошника растительными остатками. Технический результат - укладка корневищ на заданную глубину, повышение всхожести и производительности.

Указанный технический результат достигается тем, что посадочная машина корневищ тростника южный, состоящая из рамы с рабочими органами и вспомогательного оборудования, установленного на тракторе, а на раме закреплены сошники с посадочными аппаратами, рама опирается на два опорно-приводных колеса с передаточным механизмом, поливным устройством, а на раме трактора по обе стороны навешены два бака для воды со стойками крепления и два стеллажа для ящиков с корневищами, согласно изобретения перед сошником установлен вертикальный дисковый нож с ребордами, под заданное заглубление сошника, во внутренней полости сошника установлена направляющая канавка для корневищ и потока воды, при этом канавка сопряжена со щеточным транспортером, имеющим привод от опорно-приводных колес, а за сошником установлено прикатывающе-фиксирующее колесо, выполненное в виде двух оппозитно установленных малыми основаниями усеченных конуса, ширина прикатывающе-фиксирующего колеса больше ширины верхней кромки бороздки, образованной сошником на величину обрушения стенок бороздки, для регулировки количества воды, подаваемой в направляющую канавку предусмотрен кран-регулятор (чертежи представлены в диссертации). Укладка корневищ на заданную глубину и увлажненный слой почвы, укрытие их влажным слоем почвы с фиксацией корневища вдоль оси рядка обеспечивает повышение всхожести и энергии роста тростника южный.

Данная разработка полезной модели подана в качестве заявки «Посадочная машина корневищ тростника южного», код МПК А 01 С 11/00, А 01 С 11/04 (регистрационный №2013106059 от 12.02.2013, авторы Абезин В.Г., Мучоно Р.Н., Сальников А.Л.).

Биоэнергетическая и экономическая эффективность применения новых элементов технологии возделывания и силосования Ркга^ткех шШгаИх Биоэнергетическая эффективность. Если рассматривать виды работ технологического процесса по величине затрат, то максимальное количество совокупной энергии приходится на уход за посевами - 12215 МДж/га. Второе место занимает уборка урожая - 6419,8 МДж/га.

Таблица 10 - Энергозатраты основных работ при возделывании тростника южного на силос (среднее за 2010...2012 гг.), МДж/га

Затраты Затраты Затраты Затраты

Виды работ энергии на на труда совокупно

орудия труда горючее и энергии

От Ог 01

Основная обработка почвы 400,1 1530,5 146,6 2077,2

Допосевная обработка почвы 1065,3 1817,9 275,8 3159,0

Посадка и довсходовая 531,2 1082,7 204,3 1818,0

обработка

Уход за посадками 4445,0 6383,7 1385,9 12215,0

Уборка урожая 1807,3 4333,7 278,8 6419,8

Всего по технологии: 8248,9 15148,5 2291,4 25688,8

Наибольшей составной частью совокупной энергии выше перечисленных видов работ являются затраты на горючее - 15148,5 МДж/га, далее идут затраты энергии на орудия труда - 8248,9 МДж/га и наименьшая доля приходится на трудовые ресурсы -2291,4 МДж/га (табл. 10).

В наших исследованиях потенциальная урожайность тростника при возделывании и уборки с изучением различных агроприемов обеспечило выход с 1 га от 44000 до 72680 МДж обменной энергии (сроки посадки), от 45000 до 74700 МДж обменной энергии (способы и нормы посадки) и 46000-85820 МДж обменной энергии (дозы азотных удобрений). Наибольший коэффициент энергетической эффективности отмечен при посадке в третьей декаде апреля - 2,15. Высокое значение при изучении способов и норм посадки тростника показал широкорядный способ с междурядьем 0,45м и нормой высадки 140 тыс. шт/га - 2,14 и внесение дозы азотных удобрений N,20 на фоне Р9оКб0 - 1,9.

Экономическая эффективность закладка силоса из тростника южного с использованием консервантов. По результатам наших исследований урожайность зеленой массы тростника на рекультивируемых землях составляет 35-45 т/га. Себестоимость 1 т зеленой массы составила 24 руб., что в 3 раза ниже, чем однолетних злаковых культур. Питательность силоса из тростника, заложенного по традиционной технологии, составила 0,18-0,20 к.ед. в 1 кг, следовательно, что стоимость 1 т к.ед. не превысила 450-500 руб.

Данные расчетов показывают, что производственные затраты при использовании консервантов возросли на 3,3% (Биотроф 600) и 19,8 % (Биотроф 600 + патока) по сравнению с контролем. При суточной потребности силоса в количестве 25 кг на 1 корову стоимость составила при скармливании силоса без консервантов (контроль) 13,8 руб.

Таблица 11 - Экономическая эффективность скармливания 1 тонны силоса из тростника южного с использованием Биотрофа 600 молочным коровам __(2011-2012 гг.)

Показатели Силос без консервантов (контроль) Биотроф 600 Биотроф 600 + свекловичная патока

Производственные затраты на консервацию 1 тонны силоса, руб 550 568 659

Потребность силоса в суточном рационе 1 коровы, т 0,025 0,025 0,025

Стоимость силоса в суточном рационе 1 коровы, руб 13,8 14,2 16,4

Суточный удой на 1 корову, кг 9,2 12,5 14,4

Себестоимость 1 л молока, руб 8,20 7,85 7,82

Цена реализации 1 л молока, руб 15,0 15,0 15,0

Сумма реализации молока от 1 коровы в сутки, руб 138,0 187,5 216,0

Себестоимость суточного удоя, руб 75,4 98,1 112,6

Прибыль от реализации суточного удоя, руб. 62,6 89,4 103,4

Рентабельность производства, % 83 91 92

При скармливании изучаемых вариантов Биотроф 600 и Биотроф 600 + патока стоимость силоса возросла на 0,4 и 2,6 руб. в сутки соответственно. По нашим расчетам производственные затраты с учетом закладки, трамбовки силоса, внесения консерванта, приготовления маточного раствора патоки и их стоимости составили в контрольном варианте - 550 руб/ тонна, Биотроф 600 - 568 руб/тонна и Биотроф 600 + патока - 659 руб/тонна. Затраты на консервацию по сравнению с контролем увеличились в варианте с Биотрофом 600 на 18 руб/тонна, в варианте с Биотроф 600 +патока на 109 руб/тонна. Однако рентабельность изучаемых вариантов практически оказалась на одном уровне - 91-92% и превышала контроль на 8-9% (табл. 11).

ВЫВОДЫ

1. Посадки в первой декаде апреля сопровождались существенным изреживанием всходов тростника южного, что в конечном итоге отразилось на снижении урожайности зеленой массы на 8,0-12,6 т/га. Тростник южный, посаженный в более поздние сроки, лучше приживался, у него интенсивней проходили основные фазы развития и соответственно у культуры был более короткий вегетационный период (99-105 дней).

2. Выявлена зависимость продолжительности межфазных периодов и линейного прироста растений и накопления сухой массы от средних температур. Сроки посадки оказывали существенное влияние на морфологические показатели растений тростника южного (высота, масса растений, облиственность, кустистость, площадь листьев).

3. Благоприятные условия для роста и развития тростника позволили получить наибольшую урожайность зеленой (31,6 т/га) и сухой массы (7,9 т/га), кормовых единиц (3,6 т/га), переваримого протеина (0,32 т/га) и обменной энергии (72680 МДж/га) при посадке в третьей декаде апреля (третий срок).

4. В ходе фенологических наблюдений за ростом, развитием тростника южного в посадках с более узкими междурядьями отмечено более благоприятные условия развития, которые способствовали активному продукционному процессу.

5. Полевая приживаемость растений тростника южного уменьшалась по мере сужения междурядий и увеличения нормы высадки. Наибольшую высоту растений имели варианты с более широкими междурядьями.

6. Посадки с междурядьями 0,45м формировали более облиственную и тонкостебельную массу. Наибольшие показатели фотосинтетической деятельности отмечены в вариантах с междурядьем 0,45 м - площадь листьев (38,9-45,8 тыс. м2/га), фотосинтетический потенциал (2451-2667 тыс. м2/га. дни, чистая продуктивность фотосинтеза (0,0045-0,0058 кг/м2 сутки).

7. Увеличение нормы со 140 до 160 тыс. шт/га при всех способах посадки снижало урожайность зеленой массы (на 0,4-1,8 т/га), сухого вещества (0,2-0,5 т/га) и переваримого протеина (0,01 т/га) в кормовой массе. Максимальная урожайность сухой массы, сбор кормовых единиц и переваримого протеина получен при посадке с междурядьем 0,45 м и нормой посадки 140 тыс. шт. на гектар (8,3 т/га, 3,65 и 0,33 т/га соответственно). Содержание обменной энергии в урожае равнялось 74700 МДж/га.

8. Увеличение дозы N90 до N]2o способствовали несущественному подщелачиванию, или стабилизации реакции почвенного раствора по сравнению с показателями фона и дозы N60 и Ni50.

9. Активный рост вегетативной массы тростника южного и усиленное накопление сухого вещества при внесении изучаемых доз азотных удобрений отмечались в межфазный период кущение - выметывание, особенно на третий год жизни. С учетом действия удобрений продуктивность агроценоза возрастала за три года в среднем на 7-20 т/га.

10. На аллювиальных темногумусовых почвах с низким содержанием азота, средним - подвижных форм фосфора и низким - калия наиболее оптимальным является использование под тростник южный системы удобрений N120 Р90 Кво, обеспечивающего получение 38 т/га зеленой массы.

11. Численность актиномицетов ризосферной зоны тростника южного варьирует от сотен тысяч до двух миллионов КОЕ/г в зависимости от фазы развития растений, достигая максимальных значений в период цветения. Максимальной длины

актиномицетный мицелий прикорневой зоны достигает в фазу молочной спелости тростника южного - 565 м.

12. Актиномицетный комплекс ризосферы тростника южного представлен родами БкерЮтусез, АсИпотас1ига, \licromonospora, АсИпор1апе.ч, 81гер1оарогап£шт. В процессе онтогенеза растений в актиномицетном комплексе происходит возрастание долевого участия стрептомицетов при постепенном снижении долевого участия других родов.

13. Разработана полезная модель «Посадочная машина корневищ тростника южного» код МПК А 01С 11/00, А 01С 11/04, которая может быть использована в сельскохозяйственном машиностроении, в частности в машинах для посадки корневищ тростника южного. Регистрационный номер заявки 2013106059 от 12.02.2013 г.

14. Выявлен оптимальный срок уборки тростника на силос (фаза кущение -начало выметывания). Установлено, что силос, заложенный с консервантом Биотрофом 600 + свекловичной патокой оказался более энергонасыщенным (содержание обменной энергии 2,8 МДж/кг натурального корма) и высокопротеиновым (ЗЗг/кг) по сравнению с изучаемыми вариантами.

15. При возделывании тростника южного с изучением различных агроприемов выход обменной энергии с 1 га составил от 44000 до 72680 МДж (сроки посадки) и от 45000 до 74700 МДж (способы и нормы посадки). Наибольший коэффициент энергетической эффективности отмечен при посадке в третьей декаде апреля (2,15). Высокое значение энергетической эффективности при изучении способов и норм посадки тростника показал широкорядный способ с междурядьем 0,45м и нормой посадки 140 тыс. шт/га (2,14) и доза азотных удобрений N120 на фоне Р90 Кбо (1,9).

16. Анализ экономической эффективности закладки силоса с использованием биоконсерванта Биотроф 600 показал, что применение его в чистом виде и в сочетании с патокой экономически выгодно. Несмотря на рост дополнительных затрат окупаемость вложенных средств возрастает в 1,4-1,6 раза. Более высокую рентабельность (91%) обеспечил биопрепарат Биотроф 600 в сочетании с патокой.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для кормления крупного рогатого скота объемистыми кормами (силос) в условиях Астраханской области перспективно многолетнее возделывание тростника южного в структуре посевных площадей с использованием вышедших из оборота пахотных земель. Для получения урожайности кормовой массы на уровне 33 тонн с гектара необходимо проводить посадку в 3 декаде апреля с междурядьем 0,45 м, нормой 140 тыс. растений / гектар и внесением доз минеральных удобрений N120 Р90 К(,о- При заготовке силоса из тростника наиболее эффективно применение биоконсерванта Биотроф 600 в сочетании со свекловичной патокой.

СПИСОК СТАТЕЙ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мучоно Р.Н. Использование Phragmites sp. для производства биотоплива / Р.Н. Мучоно, А.Л. Сальников, В.Н. Руденко // Актуальные проблемы инновационного развития АПК. Будущее АПК: мат-лы VI всероссий. науч. конф. студентов и молодых ученых. 22-24 апр. 2010 г. - Астрахань: ООО «Техноград», 2010.-С. 171-172.

2. Мучоно Р.Н. Биопеллеты - альтернативный источник энергии / Р.Н. Мучоно, С.А. Давыдова, О.Н. Беспалова, А.Л. Сальников, A.C. Хахалева // Актуальные проблемы инновационного развития АПК. Будущее АПК: мат-лы VI всероссий. науч. конф. студентов и молодых ученых. 22-24 апр. 2010 г. - Астрахань: ООО «Техноград», 2010. - С. 159-160.

3. Давыдова С.А. Использование тростника как биологического топлива / С.А. Давыдова, О.Н. Беспалова, А.Л. Сальников, Р.Н. Мучоно, A.M. Тихонов // Актуальные проблемы инновационного развития АПК. Будущее АПК: мат-лы VI всероссий. науч. конф. студентов и молодых ученых. 22-24 апр. 2010 г. - Астрахань : ООО «Техноград», 2010. - С. 162-163.

4. Давыдова С.А. Реологические свойства продуктов как основа для расчета оборудования перерабатывающих производств / С.А. Давыдова, О.Н. Беспалова, А.Л. Сальников, Р.Н. Мучоно, Г.В. Волков // Актуальные проблемы инновационного развития АПК. Будущее АПК: мат-лы VI всероссий. науч. конф. студентов и молодых ученых. 22-24 апр. 2010 г. - Астрахань: ООО «Техноград», 2010. - С. 161-162.

5. Давыдова С.А. Разработка технологии и организация производства биопеллет из нетрадиционного вида сырья на территории Астраханской области / С.А. Давыдова, А.Л. Сальников, Р.Н. Мучоно, О.Н. Беспалова // Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2010»: мат-лы междунар. науч. конф. 11-14 мая. - Астрахань: ИД «Астраханский университет», 2010. -Т. 3. - С. 46-47.

6. Жукова Ю.Д. Разработка модели установки по очистке биогаза «MODELSCRAB» / Ю.Д. Жукова, Р.Н. Мучоно, А.Л. Сальников, A.C. Некрасова, H.A. Сальникова // Фунд. и прикл. исследования ун-в, интеграция в региональный инновационный комплекс: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. 13-15 окт. -Астрахань: Издатель Сорокин Роман Васильевич, 2010. Т. 4. - С. 174-175.

7. Некрасова A.C. Научно-производный полигон альтернативной энергии «Универэнергоплюс» / A.C. Некрасова, А.Л. Сальников, Ю.Д. Жукова, Р.Н. Мучоно // Фунд. и прикл. исследования ун-в, интеграция в региональный инновационный комплекс : мат-лы междунар. науч.-практ. конф. 13-15 окт. - Астрахань: Издатель Сорокин Роман Васильевич, 2010. Т. 4. - С. 212-213.

8. Мучоно Р.Н. Применение тионовых бактерий в биогеоэнергетике / Р.Н. Мучоно, А.Л. Сальников, Ю.Д. Жукова, A.C. Некрасова, H.A. Сальникова // Естественные науки. - 2010. - №2 (31). - С. 89-94.

9. Давыдова С.А. К вопросу о производстве биопеллет из тростника южного / С.А. Давыдова, Мучоно Р.Н., Сальников А.Л., О.Н. Беспалова //

25

Экокультура и фитобиотехнологии улучшения качества жизни на Каспии: международной конф. с элементами научной школы для молодежи 7-10 декабря 2010.

- Астрахань: ИД «Астраханский университет», 2010. - С. 47-48.

10. Мучоно Р.Н. Производственный полигон альтернативный энергетики / Р-Н. Мучоно, A.JI. Сальников, Ю.Д. Жукова, A.C., Беспалова, С.А. Давыдова / Актуальные проблемы инновационного развития АПК. Будущее АПК: мат-лы VII всероссий. науч. конф. студ. и молод, учен. 26-27 апр. - Астрахань: ООО «Техноград», 2011. - С. 29-32.

11. Некрасова A.C. Бактериальный ферментативный препарат на основе Frankia spp. / A.C. Некрасова, H.A. Сальникова, А.Л. Сальников, Ю.Д. Жукова, Р.Н. Мучоно / Актуальные проблемы инновационного развития АПК. Будущее АПК: мат-лы VII всероссийской науч. конф. студентов и молодых ученых 26-27 апр. -Астрахань: ООО «Техноград», 2011. - С. 37-40.

12. Сальников А.Л. Производство пеллет как перспективное направление биоэкономики России / А.Л. Сальников, Р.Н. Мучоно, С.А. Давыдова, Ряднов А.И. // Естественные науки. - 2011. - № 3 (36). - С. 90-97.

13. Сальников А.Л. Перспективы использования растительных ресурсов Астраханской области в биоэнергетике / А.Л. Сальников, Н.М. Бакташева, Р.Н. Мучоно, С.А. Давыдова, А.И. Ряднов // Естественные науки. - 2012. - №. 2. - С. 7786.

14. Давыдова С.А. Особенности технологии уборки тростника южного для получения пеллет / С.А. Давыдова, А.И. Ряднов, А.Л. Сальников, Р.Н. Мучоно, О.Н. Беспалова / Будущее АПК: наука и технологии, инновации и бизнес: мат-лы VIII всероссий. науч. конф. студентов и молодых ученых. - Астрахань, 2012. - С. 38-40.

15. Мучоно Р.Н. Использование консерванта Биотрофа 600 при силосовании растительной массы Phragmites australis / Р.Н. Мучоно, А.Л. Сальников, Н.А.Сальникова // Естественные науки. - 2013. - № 2 - С. 90-95.

16. Мучоно Р.Н. Влияние сроков посадки тростника южного Phragmites australis на урожайность в условиях орошения дельты Волги / Р.Н. Мучоно, А.Л.Сальников, H.A. Сальникова // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2013. - № 2 - С. 78-83.

17. Мучоно Р.Н. Сроки посадки Phragmites australis в условиях дельты Волги / Р.Н. Мучоно, А.Л.Сальников, В.Е. Рогоза // Будущее АПК: наука и технологии, инновации и бизнес: мат-лы VIII всероссий. науч. конф. студентов и молодых ученых.

- Астрахань, 2013. - С. 67-69.

Заказ № 2782. Тираж 100 экз. Уч.-изд. л. 1,6. Усл.-печ. 1,3. Издательский дом «Астраханский университет»

414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а Тел. (8512) 48-53-47 (отдел маркетинга), 48-53-45, 48-53-44, тел./факс (8512) 48-53-46 E-mail: asupress@yandex.ru

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Мучоно Робертсон Нхамо, Пенза

МИНОБРНАУКИ РФ

Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Астраханский государственный университет» (Астраханский государственный университет)

04201360030 На правах рукописи

МУЧОНО РОБЕРТСОН НХАМО

РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И СИЛОСОВАНИЯ ТРОСТНИКА ЮЖНОГО РНЛАСМНЕБ АШТЯАЫЗ В УСЛОВИЯХ ДЕЛЬТОВЫХ ЭКОСИСТЕМ (НА ПРИМЕРЕ ДЕЛЬТЫ Р. ВОЛГА)

Специальность 06.01.01 - Общее земледелие, растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент, зав. кафедрой агроинженерии, мелиорации и агроэкологии ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет» Сальников А.Л.

Пенза-2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение................................................................................4

ГЛАВА 1. Литературный обзор по вопросам исследований

1.1. Эколого-биологическая характеристика и современное состояние вопроса изученности семенного и вегетативного размножения тростника южного Phragmites austral is......................................................10

1.2. Сравнительная характеристика эдафо-климатических и агроэкологических особенностей дельты р. Волга Астраханской области и пойменных рек Зимбабве (Африка)...........................................23

1.3. Предшественники и место в севообороте Phragmites australis, основная и предпосевная обработка почвы....................................33

1.4. Использование Phragmites australis как кормовой культуры в

кормлении сельскохозяйственных животных.................................35

ГЛАВА 2. Условия и методика проведения исследований

2.1. Климатические условия проведения исследований.....................39

2.2. Характеристика почв опытного участка...................................42

2.3. Схема опытов и методика исследований.................................47

2.4. Агротехника в полевых опытах.............................................53

ГЛАВА 3. Результаты исследований и их обсуждение

3.1. Влияние сроков посадки на хозяйственно-биологические особенности роста и развития Phragmites australis и формирование надземной массы в орошаемых агроценозах дельты Волги...............57

3.2. Влияние способов и норм посадки на урожайность и питательную ценность Phragmites australis в дельте Волги..................................68

3.3. Влияние минеральных удобрений на рост, развитие и продуктивность Phragmites australis в условиях орошения дельты Волги....................................................................................79

3.4. Силосование растений Phragmites ат1гаИ$ с использованием биологического консерванта «Биотроф 600» и питательная ценность полученных кормов..................................................................84

3.5. Изменение структуры комплекса актиномицетов ризосферной зоны в зависимости от фенологических фаз развития растений РНга§тИе8

аиБ^аИз.................................................................................88

ГЛАВА 4. Технико-эксплутационные показатели и результаты их использования при возделывании РНга^тНеъ шШгаИъ

4.1. Агротехнические приемы возделывания тростника южного.........95

4.2. Разработка посадочной машины корневищ тростника южного.....104

ГЛАВА 5. Биоэнергетическая и экономическая эффективность применения новых элементов технологии возделывания и силосования РИга£тНе$ аш(гаПь

5.1. Биоэнергетическая эффективность возделывания тростника южного

на силос..............................................................................113

5.2. Экономическая эффективность закладка силоса из тростника

южного с использованием консервантов......................................119

Выводы..............................................................................125

Предложения производству....................................................128

Список использованной литературы.......................................129

Приложения 1-7...................................................................147

Введение

Актуальность. В последние десятилетия мировая практика сельского хозяйства показывает на сколько выгодным является возделывание и применение для разных целей растений тростника южного, что даже научные усилия в Европе, в первую очередь направлены на понимание того, как увеличить разрастание этого ценнейшего растения (Boar и др., 1989; Cfzkova-Konsalova и др., 1992; Randall, John, 1995; Armstrong и др., 1996; Chambers и др., 1999; Lenssen и др., 2000; Small, Catling, 2001).

В XX веке стебли тростника южного использовали для производства картона, древесноволокнистой плиты, бумаги и упаковочных материалов, листья и стебли применялись в качестве источника энергии, в синтетической и текстильной промышленности, а также в производстве ковриков, заборов, соломенных крыш и стройматериалов (Haslam, 1972; Hocking и др., 1983; Graneli, 1984; Wunderlin, 1998). Имеются сведения, что корневища тростника могут быть использованы в качестве заменителя кофе и субстрата для алкогольных напитков (Bittmann, 1953; Rudescu и др., 1965; Adams, 1990). Листья и корневища тростника южного использовались в народной медицине как мочегонное средство, при лечении артрита, ревматизма, лейкемии и других раковых заболеваний, проблем молочной железы, сахарном диабете, подагре, желтухе, тошноте и брюшном тифе (Galinato, van der Valk, 1986; Small, Catling, 2001).

По сведениям многих авторов, листьях молодых побегов Phragmites australis являются полезным кормом для домашнего скота, так как содержат 18-22% сырого протеина (Best и др., 1981; Briggs, 1999; Lenssen и др., 2000). Из-за сложного строения корней и корневищ, тростниковые заросли использовались для защиты береговой линии озер, каналов и рек от водной эрозии (Bonham, 1983; Frankenberg, Tennant, Tilleard, 1995; Coops и др., 1996). Тростник южный с успехом

4

использовался для удаления подземных вод в Казахстане (Доброхотова, 1952; Vostokova, 1975), Нидерландах (van der Toorn, Mook, 1982) и Японии (Kamio, 1982). Он также использовался для снижения и ликвидации фенольных соединений в некоторых водных экосистемах (Gumbricht, 1992; Gassner, Neugebohrn, 1994).

Возделывание тростника южного также эффективно для водоснабжения и очистки систем сточных вод, гидропонных систем и водно-болотных угодий от избыточного количества азота, фосфора, пестицид и взвешенных твердых частицах (Cooper и др., 1990; Schierup, Brix, 1990; Haberl, Perfler, 1991; House и др., 1994; Dewedar и др., 1995; Williams и др., 1995). Тростник южный из-за высокой способности поглощения тяжелых металлов Pb, Zn, Си, Cd корнями использовался для биологической детоксикации в зоне водно-болотных угодий (Dunbabin, Bowmer, 1992).

Тростник южный Phragmites australis Cav также широко распространён в дельте р. Волга (Горбунов, 1970), как на долгопойменных, так и на плакорных местообитаниях, при этом данный вид принимает значительное участие в формировании растительного покрова, причём в качестве основного эдификатора или доминанта (Доброхотова, Михайлова, 1938; Живогляд, 19706). Многолетний опад тростника образует гумусный слой, что определяет будущее плодородие почв (Фисенко, 1955). Его заросли влияют на распределение стока, скорости течения, аккумулируют несомые водой взвеси, оказывая большое влияние на формирование микрорельефа (Цаценкин, 1962; Сальников, 2000).

Перспективным направлением агропромышленного комплекса Зимбабве (Африка) является увеличение доли кормов для сельскохозяйственных животных и производство альтернативных источников энергии. В связи с тенденциями и темпами развития сельскохозяйственного производства западных регионов Африки

5

становится актуальной задачей поиск и внедрение в практику производства новых сельскохозяйственных культур, наиболее приспособленных к изменяющимся условиям климата и имеющих высокий биологический потенциал (Global Biodiversity Forum, 2004).

В этом отношении Phragmites australis является высокоэффективной культурой, внедрение которой позволит создать сырьевую базу для развития кормопроизводства, биоэнергетики и текстильной промышленности и других отраслей хозяйства, снизить зависимость от импорта, а также повысить экономическую эффективность сельхозпроизводства и обеспечить занятость местного населения (Сальников и др., 2011; Сальников и др., 2012).

Изучение особенностей формирования урожая монокультуры Phragmites australis в настоящее время в условиях пойменных экосистем является актуальной задачей. Технология возделывания Phragmites australis апробирована автором данной работы на территории Российской Федерации в условиях дельтовых экосистем Волги (Астраханская область).

Цель и задачи исследований. Целью данного исследования явилась разработка элементов технологии возделывания и силосования тростника южного Phragmites australis в условиях дельтовых экосистем (на примере дельты р. Волга).

Программой проведенных исследований предусматривалось решение следующих задач:

1. Изучить особенности вегетативной регенерации и потенциальных возможностей произрастания тростника южного в условиях орошаемого агроценоза;

2. Разработать агротехнические элементы технологии возделывания Phragmites australis, включающие сроки, способы и нормы посадки, использование минеральных удобрений в условиях орошения дельты Волги;

3. Подобрать лучший консервант для силосования растительной массы тростника южного;

4. Выявить изменение структуры комплекса актиномицетов ризосферной зоны в зависимости от фенологических фаз развития растений Phragmites аш^аИэ',

5. Разработать посадочную машину для корневищ тростника южного Phragmites сшБ^аШ в условиях дельтовых экосистем;

6. Дать экономическую и биоэнергетическую оценку изучаемым технологическим приемам возделывания и силосования РНга^тИез атЪ-аИъ.

Научная новизна исследований. Применительно к условиям дельты Волги проведены системные эколого-агротехнические и агрохимические исследования по формированию урожая тростника и разработаны элементы технологии возделывания Ркга^т'йез аш^гаИэ для введения его в культуру с целью получения корма для сельскохозяйственных животных. Впервые исследованы актиномицетные комплексы прикорневых зон растений тростника южного. Проведена биоэнергетическая и экономическая оценки эффективности изученных агротехнических приемов возделывания и силосования тростника южного. Разработана полезная модель «Посадочная машина корневищ тростника южного» (код МПК А 01 С 11/00, А 01 С 11/04; регистрационный №2013106059 от 12.02.2013 г.)

Практическая значимость работы. Выявлены наиболее

эффективные агротехнические и агрохимические приемы,

обеспечивающие в условиях орошения дельты Волги стабильное

получение кормовой массы тростника южного на уровне 35 тонн с

гектара. Результаты исследований позволят повысить продуктивность

орошаемой пашни, расширить ассортимент культивируемых видов

растений кормового назначения, включить в сырьевой конвейер

адаптивную для почвенно-климатических условий дельты Волги и

7

пойменных экосистем р. Замбези (Африка) культуру с высокими питательными и энергетическими показателями кормовой массы для использования в кормлении сельскохозяйственных животных.

Личное участие автора заключается в организации и выполнении полевых и лабораторных исследований, сборе, обработке, анализе и обобщении полученных материалов. В отдельных разработках, сборе и обработке данных принимали участие сотрудники и студенты ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет» и ГНУ «ВНИИОБ». Их вклад в работе отражен в совместных публикациях.

Основные положения, выносимые на защиту: •-особенности роста, развития и фотосинтетической деятельности тростника южного в зависимости от сроков, способов, норм посадки и доз внесения минеральных удобрений;

•-влияние изученных агроприемов на продуктивность и качество тростника южного в условиях орошения;

•- питательность корма в зависимости от способа консервирования при силосовании;

•-изменение структуры комплекса актиномицетов ризосферной зоны тростника южного в зависимости от смены фенологических фаз;

•-обоснование использования посадочной машины корневищ тростника южного;

•-результаты экономической и биоэнергетической оценки эффективности элементов технологии возделывания и силосования тростника южного.

Апробация работы. Основные положения диссертационной

работы были доложены и получили положительную оценку на

заседаниях и научных семинарах кафедры биологии и экологии

растений, кафедры агроинженерии, мелиорации и агроэкологии

Астраханского государственного университета; международной научно-

практической конференции «Инновационные технологии в управлении,

8

образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2010», Астрахань, 2010; международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования университетов, интеграция в региональный инновационный комплекс», Астрахань, 2010; международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Экокультура и фитобиотехнологии улучшения качества жизни на Каспии», Астрахань, 2010; VII всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых «Актуальные проблемы инновационного развития АПК. Будущее АПК», Астрахань, 2010-2011; VIII всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых «Будущее АПК: наука и технологии, инновации и бизнес», Астрахань, 2012-2013.

Публикации. Всего по материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, в т.ч. по теме диссертации - 17 печатных работ, из которых 5 - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах компьютерного текста. Работа состоит из введения, 5 глав, 31 таблицы в тексте, 9 рисунков и 7 приложений, выводов и рекомендаций производству. Список литературы включает 204 наименований, в том числе 98 на иностранном языке.

Благодарности. Автор благодарит к.б.н., доцента кафедры биотехнологии и биоэкологии H.A. Сальникову за помощь при выполнении отдельных разделов экспериментальной части работы. Огромное спасибо сотруднику ВНИИОБ, д.с.х.н., проф. Д.И. Кадралиеву за ценные замечания и помощь в проведении полевых работ.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность своему научному руководителю д.б.н., зав.кафедрой агроинженерии, мелиорации и агроэкологии A.JI. Сальникову за внимание к работе, поддержку и конструктивную работу.

ГЛАВА 1. Литературный обзор по вопросам исследований

1.1. Эколого-биологическая характеристика и современное состояние вопроса изученности семенного и вегетативного размножения тростника южного Phragmites australis

Общепринятые названия: Тростник южный, Тростник обыкновенный, Дунайская трава, тростник Розо. Научное название -Phragmites australis (Cav.) (Haslam, 1970; Diggs, Lipscomb, O'Kennon, 1999; Barkworth, Capéis, Long, 2007). Тростник южный принадлежит к подсемейству Тростниковых и к семейству Злаковых. В настоящее время выделены одиночные подвиды и разновидности (Hartog, Kvet, Sukopp, 1989; Черепанов, 1995; Saltonstall, Peterson, Soreng, 2004).

Тростник южный является одним из широко распространенных цветковых растений. Его можно встретить на каждом континенте, за исключением Антарктиды, он широко распространен в зоне умеренного климата (Roland, Smith, 1969). По всей своей территории тростник южный наиболее распространен во влажных, топких или затопляемых областях вокруг водоемов, болот, озер, родников, ирригационных каналах и других водных путей. Тростник выдерживает солоноватые и солевые условия (Cronquist и др., 1977; Duncan, 1987; Pojar и др., 1994; Климонтова, Федосеев, 1996; Barkworth и др., 2003).

В обзоре авторы сообщают, что тростник растет лучше в областях с медленным водным течением или застойными водами и илистым дном (Holm и др., 1977). Однако, на полуострове Делмарва у Атлантического океана, местный тростник более распространен в поймах рек, чем в болотах (Meadows, Saltonstall, 2007).

В литературе имеются указания о способности тростника размножаться вегетативным и семенным путями (Pederson, 1981; Baptista, Shumway, 1998; Briea, 2006). Вегетативный путь считается преобладающим (Cross, Fleming, 1989). Процесс семенного размножения

в дельте Волги почти не исследован (Доброхотова, 1940; РШрепко, 8а1ткоу, 1999). Даже в капитальных сводках по физиологии прорастания злаков совершенно отсутствуют сведения о биоморфологических особенностях прорастания зерновок тростника и необходимых для этого экологических условиях (Леман, Айхеле, 1936; Пашков, 1951; Хайниш, 1955).

В 50-60-х гг. XX столетия были исследованы условия прорастания зерновок тростника и, вместе с тем, изучены молодые растения, возникшие из семян в природной обстановке, свидетельствующие о биоморфологических превращениях в первый вегетационный период (Матюк, 1960; Матюк, 1964). Тростник - типичный анемохор, однако ему свойственна гидрохория, так как его зерновки разносятся также и водой. Летучесть и плакучесть зерновок тростника обусловлена облекающими их чешуйками и, главным образом, сидящими на цветковой оси длинными волосками (причем длина зерновки укладывается по длине волоска 10-20 раз). Благодаря обилию длинных распушенных волосков, заключенные в чешуйки зерновки (1,1-1,2 мм) переносятся ветром и водой на большие расстояния. Зерновки тростника схожи с зерновками пшеницы и отличаются венчающим остатком двухлопастного рыльца (стилоподий), который иногда слущивается (рис. 1). В базальной части сбоку, непосредственно к эндосперму, примыкает довольно крупный щиток зародыша. Под покровами кожуры в центре щитка вырисовываются два полюса зародышевой оси. (Шафранов, 1958).

Разрастаясь, ось зародыша прорыв