Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К РЕГУЛИРОВАНИЮ ПРОДУКТИВНОСТИ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ ЗА ПОЛЯРНЫМ КРУГОМ (НА ПРИМЕРЕ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ)

ВАК РФ 06.01.12, Кормопроизводство и луговодство

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К РЕГУЛИРОВАНИЮ ПРОДУКТИВНОСТИ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ ЗА ПОЛЯРНЫМ КРУГОМ (НА ПРИМЕРЕ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ)"

я-ъв ш

На правах рукописи

ХАИТБАЕВ Алишер Худайбергенович

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К РЕГУЛИРОВАНИЮ ПРОДУКТИВНОСТИ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ ЗА ПОЛЯРНЫМ КРУГОМ (НА ПРИМЕРЕ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ)

X'

06.01.12 — кормопроизводство и луговодство

. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2003

Работа выполнена на кафедре прикладной экологии Мурманского государственного педагогического университета

Научный руководитель - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент П В Ласкин

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук, профессор Г.Е Мерзлая, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент О В Кухаренкова

Ведущее учреждение - Всероссийский научно-исспедовательский институт кормов им В Р. Вильямса (ВНИИ кормов)

Защита состоится _20(£5г в -~~часов

на заседании диссертационного совета К 220 043 01 при Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева

Адрес 127550, г Москва И-550, Тимирязевская уд , 49 Ученый совет МСХА

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА

Приглашаем Вас ..ринять участие в работе совете или прислать свой отзыв в двух экземптярах, заверенных гербовой печатью, по адресу, указанному выше

Автореферат разослан _ _2003 г

Учень й секретарь

диссертационного совета

НГ Тазина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из главных в аграрном секторе Мурманской области остается молочное скотоводство. Хотя значительная часть кормов на Крайний Север завозится из других регионов, однако, для организации полноценного кормления молочного скота необходимо местное производство зеленых кормов и силоса, которое в этих условиях основывается на возделывании однолетних травосмесей с преобладанием овса и многолетних злаковых трав (тимофеевки луговой). Регулирование продуктивности и качества злаковых трав невозможно представить без применения азотных удобрений, но в то же время оно часто приводит к загрязнению грунтовых вод и поверхностного стока нитратами, сдвигу биологического равновесия почвы в нежелательную сторону, повышению стоимости получаемой продукции и увеличению в ней содержания нитратного азота. В связи с этим наряду с оптимизацией системы удобрения злаковых трав представляет интерес усиление биологической фиксации азота воздуха, а, следовательно, интродукция и возделывание бобовых трав. Поэтому исследования, направленные на оптимизацию системы удобрения злаковых трав и условий успешной интродукции в кормопроизводство Крайнего Севера многолетней бобовой культуры — козлятника восточного (Galega orientalis Lam.), являются весьма актуальными.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы было изучение агроэкологических аспектов возделывания многолетних трав за Полярным кругом и определение способов биотического и абиотического регулирования их продуктивности.

В соответствии с целью были определены следующие задачи:

1. Изучить продуктивность тимофеевки луговой в зависимости от агроэкологических условий возделывания (сроков уборки и системы удобрений);

2. Определить влияние биотических и абиотических факторов окружающей среды, различных штаммов бактериальных препаратов, состава травосмесей и ширины междурядий на продуктивность козлятника восточного;

3. Изучить влияние различных факторов на формирование продуктивности и качества травы тимофеевки луговой, козлятника восточного и травосмесей на его основе;

4. Рассчитать баланс элементов минерального питания в агрофитоценозах с участием тимофеевки луговой и козлятника восточного в условиях Кольского полуострова;

5. Дать технико-экономическую оценку интродукции козлятника восточного в земледелие Крайнего Севера._

ЦНБ МСХА

1Ь1

Научная новизна. На основе результатов многолетних полевых экспериментов в агроэкосистемах на северном предете земле детая сделан агроэколо-гический анализ выращивания кормовых трав в экстремальных климатических и эдафических условиях

Обоснованы агроэкологические аспекты интродукции козлятника восточного в кормопроизводство Мурманской области Показано, что инокуляция посевного материала козлятника симбиотическими и свободноживущими азот-фиксирующими бактериями позволяет регулировать трофическую напряженность в агроэкосистемах за счет снижения инвестиций азота в виде удобрений

Практическая значимость работы. Для условий Крайнего Севера разработана технология возделывания козлятника восточного в чистом виде и в составе травосмесей многолетних агрофитоценозов

В многолетних полевых опытах показано, что козлятник восточный как в чистом виде, так и в составе травосмесей способствует повышению качества кормов, снижению энергозатрат на их производство, обеспечению сборов протеина до 1,9 тонны с 1 га, и 10,7 тонн по сухой массе Усовершенствованы системы удобрений и режимы использования травостоев тимофеевки луговой

Апробация результатов исследований. Материалы диссертации представлены на международных научно-практических конференциях «Производство фуража и качество кормов в Баренц-регионе», Мурманск 2001 и 2002 гг, на научной конференции профессорско-преподавательского состава Мурманского государственного педагогического института, Мурманск 2002 г, Международном конгрессе по микробиологии, С -Пб 2003 г и опубликованы в восьми работах

Структура и обьем диссертации. Диссертация изложена на 126 страницах машинописного текста, включает 25 таблиц, 4 рисунка, состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений производству, приложений и списка использованной литературы, который включает 163 наименований, из них 20 иностранных

УСЛОВИЯ И МЕТОДКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 1988-1990 и в 1994-2002 гг Изучение эффективности применения разных доз минеральных, в первую очередь азотных, удобрений и их дробного внесения на продуктивность и качество урожая многолетних злаковых трав проводилось в полевом опыте №1 на посевах тимофеевки чуговой (сорт Ленинградская 204) со второго года пользования в условиях п Лопарский Кольского района Мурманской области (ОПХ «Восход») в 1988-1990 гг по схеме, представленной втабл 1

Почвы опытного участка дерново-подзолистые, иллювиально-гумусовые с высокой обеспеченностью элементами минерального питания растений. По-вторность опыта 3-х кратная, площадь опытных делянок 50 м2. Аммиачную селитру (34% Ы), суперфосфат двойной (42% Р205) и калийную соль (60%К20) вносили, согласно схеме опыта, в начале фазы весеннего кущения и на 3-4-й день после уборки урожая первого укоса.

Опыты по интродукции козлятника восточного в Мурманской области и по усилению биологической фиксации азота воздуха проводилось в полевых опытах №№2-4, выполненных в условиях п. Молочный Кольского района (совхоз «Арктика»), Почвы опытного участка — окультуренные подзолистые аллювиальные. Содержание гумуса 3,5%, подвижного фосфора и обменного калия соответственно 30,0 и 15,0 мг на 100 г почвы, рН водной вытяжки равен 5,9. '

Влияние способов посева (ширины междурядий) на продуктивность козлятника восточного изучалось в 1994 — 1997 гг. по схеме, представленной в табл. 4. Норма посева козлятника восточного в чистом виде (опыт №№2-4) - 8 кг/га всхожих семян.

Влияние симбиотической и ассоциативной азотфиксации на продуктивность козлятника восточного изучалось в 2001 - 2002 гг. в опыте №3 по схеме, представленной в табл. 5.

Семена козлятника восточного на всех опытах перед посевом были ино-кулированы согласно схеме опытов: или ризоторфином, содержащим активные штаммы бактерий ЛЫгоЫит gelegae, или ризоагрином, содержащим штаммы бактерий А^оЬайепит гасЦоЬайег. Микробиологические препараты были получены от ВНИИСХМ.

•Продуктивность парных травосмесей злаковых трав и козлятника восточного изучалась в 1997 - 1999 гг. по схеме, представленной в табл. 6.

Норма посева козлятника восточного в составе травосмеси во всех вариантах составила по 6 кг всхожих семян на 1 га, овсяницы луговой — 14 кг, тимофеевки луговой — 7 кг и костреца безостого — 16 кг. Во все варианты опытов №№2-4 вносили суперфосфат двойной по 60 кг/га действующего вещества и калийную соль по 90 кг/га. Злаковую травосмесь дополнительно подкармливали аммиачной селитрой по 120 кг/га действующего вещества.

Оценка эффективности применения минеральных удобрений под многолетние травы для условий Мурманской области проведена в 2000-2001 гг. по выносу питательных веществ с урожаем кормовых трав в разрезе отдельных хозяйств и по области в целом

Повторность опытов с козлятником восточным 4-х кратная, размещение вариантов в повторности систематическое. Площадь опытной делянки равна 100 кв. м.

Учеты и наблюдения проводились по общепринятым методикам За годы проведения полевых исследований с тимофеевкой тутовой - 1988 - 1990 гг наиболее благоприятным по температурному режиму и выпадению осадков в течение вегетационного периода был 1989 год Метеорологические условия 1988 г характеризовались более низкими температурами и более обильным выпадением осадков по сравнению со среднемноголетними А в 1990 году более теплый вегетационный период сопровождался неравномерным выпадением осадков

Наиболее благоприятным по температурному режиму за период 1994 -2002 гг являлись 1997 и 2000 годы, а 1996 год характеризовался холодным вегетационным периодом Оптимальное для роста и развития многолетних трав количество осадков выпало в 1998 году 1997 год являлся засушливым, а 1999 год отличался обильными осадками в течение вегетационного периода

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Регулирование урожайности и качества зеленой массы тимофеевки луговой и эффективности использования удобрений

1 1 Продуктивность посевов тимофеевки луговой в зависимости от доз минеральных удобрений и сроков скашивания травостоев

Минеральные удобрения и сроки уборки отавы оказывали существенное воздействие на продуктивность кормовой массы тимофеевки луговой (табл 1)

Результаты исследований показывают, что двухнедельная задержка уборки отавы тимофеевки луговой в условиях Мурманской обтасти обеспечивала статистически достоверное повышение урожаев сухой массы

В то же время существенные прибавки урожая в зависимости от сроков уборки были получены только при распределении высоких норм азота (240 кг действующего вещества на 1 га) При распредепении дозы азота в 120 кг сумма урожаев за 3 года по обоим срокам уборки практически была одинаковой

Дробное внесение азотных удобрений (120,180 и 240 кг действующего вещества - варианты 3, 5 и 7) по сравнению с однократным внесением соответствующих норм (варианты 2, 4 и 6) обеспечивало повышение урожайности сухой массы за три года на 2,00-3,98 т/га, причем статистически достоверные результаты обеспечивались по обоим срокам уборки отавы для всех трех испытываемых норм

Внесение азотных удобрений обеспечивало повышение урожайности по сравнению с фоном в зависимости от норм азота на 10,43-16,43 т/га сухой мас-

сы (в сумме за 3 года). При этом наблюдается снижение коэффициентов вариабельности при более поздних сроках уборки отавы и дробном внесении азотных удобрений (табл. 1).

1. Продуктивность тимофеевкой луговой в зависимости от системы удобрения

и сроков скашивания отавы (1988-1990 гг.).

Сбор сухого вещества Сбор за 1989 г. (т/га) Выход сухо-

коэффици- го вещества

Вариант в среднем за ент варьи- сырой про- кормовые на 1 кг N в

2 3 года, т/га рования теин единицы среднем за 3

§ (К.), % года •

X ж 1 .Р90К90 - Фон 0,87 23,4 0,08 1,16 -

3 2. Фон+N,20(120+0) 4,34 12,2 0,41 4,00 29

R 3. Фон + Nno (6СМ-60) 5,26 ' 9,3 0,62 5,46 37

о 4. Фон+ N(i8o+o) 5,02 11,8 0,57 4,03 20

5.Фон + N(12o+«o) 5,78 8,2 0,92 5,26 27

6. Фон + N240(180+60) 4,94 8,4 0,70 4,69 ' 17

7. Фон+Ыг-ю (180+60) 5,98 13,5 0,85 6,32 21

КРчоКэд-Фон 0,92 22,5 0,08 1,16 -

2. Фон + N120 (120+0) 4,41 12,2 0,45 3,83 29

IS £ 3. Фон+N120 (6О+60) 5,46 8,2 0,59 5,24 38

1 4. Фон + N(igo+o) 4,94 10,0 " 0,54 4,58 22

5.ФОН + N(120+60) 5,61 7,2 0,78 5,32 26

б. Фон+N240080+60) 6,10 10,2 0,85 5,33 21

7. ФОН + N240 (180+60) 6,77 10,3 0,87 7,30 24

HCPos частных различий 2,83 т НСР05 сроков уборки 1,07 т НСР05 доз удобрений 2,00 т

В целом более поздняя уборка отавы тимофеевки луговой повышают сборы, как сырого протеина, так и кормовых единиц по сравнению с более ранними сроками уборки.

Внесение полной нормы азота в два приема повышает как сборы сырого протеина, так и кормовых единиц по сравнению с разовым внесением той же нормы. Например, за год при ранних сроках уборки отавы на варианте с разовым внесением 180 кг/га N сборы сырого протеина и кормовых единиц соответственно составили 0,57 т и 4,03 т с 1 га, то при выделении из этой же нормы 60 кг азота на подкормку после уборки урожая первого укоса эти показатели выросли до уровня 0,92 т и 5,26 т.

Наибольшие сборы сырого протеина и кормовых единиц обеспечивает внесение более высоких норм азотных удобрений - по 240 кг действующего вещества на 1 га - соответственно по 0,86 - 0,87 т с 1 га и 5,33 - 7,30 т при поздних сроках уборки отавы

1 2 Биохимический состав надземной массы тимофеевки луговой в зависимости от условий возделывания

Азотные удобрения оказали существенное влияние на качество травы тимофеевки туговой, снижая содержание сухого вещества и повышая концентрацию сырого протеина При внесении полной нормы азота в один прием сырого протеина накапливалось больше Эта тенденция более четко проявоялась с максимальными нормами в N240

Например, если при разовом и двукратном внесении нормы азота в Мцо сырого протеина соответственно было 9,29 и 7,98% от сухой массы (поздний срок уборки отавы), то при распределении нормы азота в N240-12,24 и 9,43% Следует подчеркнуть низкий уровень содержания сырого протеина на вариантах без азотных подкормок - всего 5 17% Внесение азота по N120 повышает количество протеина до 7,5-9,2% Нормы азота выше Nlg0 обеспечивают содержание сырого протеина в сухой массе тимофеевки ivrouoii на уровне 9-10%

В отаве тимофеевки луговой сырого протеина накапливается больше, чем в урожае первого укоса При двухнедельной задержке уборки белковость отавы значительно уменьшилась, но сбор белка увеличивался

В урожае основного укоса содержание сырого жира менялось в пределах 1,28-2,30%, а в отаве его количество повышалось до 2,23-4,68%

Количество сырой клетчатки в урожае тимофеевки луговой в основном соответствовало нормативам кормления молочного скота, но в отаве ее накапливалось в меньших количествах Если в граве 1 укоса при внесении азотных удобрений по 180 кг действующего вещества на I га сырой клетчатки содержалось 25,95-29,81%, то в отаве всего 20,11-24,14%

На безазотистые экстрактивные вещества приходилось более половины сухого вещества тимофеевки луговой, примерно 52 62%

Содержание каротина в траве первого укоса при внесении азотных удобрений несколько повышалось - с 21 мг/кг с варианта по фосфорно-калийному фону до 25-45мг/кг В отаве тимофеевки луговой каротина содержалось больше, чем в урожае первого укоса

Следует отметить, что зеленая масса урожая первого укоса тимофеевки луговой по содержанию сырого протеина не соответствует нормативам корм-тения крупного рогатого скота в основном его количество не превышало уров-

ня в 10%. По остальным показателям травостой тимофеевки луговой соответствует нормам кормления молочного скота.

Концентрация элементов минерального питания в тимофеевке луговой менялась как под действием удобрений, так и в зависимости от фазы вегетации в момент уборки (1 укос - колошение, поздний срок уборки отавы полная фаза выхода в трубку, ранний срок уборки отавы - более ранняя стадия фазы выхода в трубку).

При этом содержание фосфора в урожае является более стабильным, но в то же время и по этому показателю можно отметить тенденцию снижения в более поздние фазы вегетации: если его количество в урожае отавы раннего срока уборки меняется в пределах 0,27-0,43%, в отаве позднего срока - 0,190,31, то в урожае 1 укоса - 0,18-0,27.

Азотное удобрение повышало концентрацию калия в сухом веществе тимофеевки луговой - с 1,33% до 1,49-1,80% в 1 укосе и до 1,45-2,68% в отаве.

1.3. Накопление корневой массы тимофеевкой луговой и содержание в ней элементов минерального питания

Тимофеевка луговая по ходу своей жизнедеятельности накапливала значительное количество корневой массы (табл.2).

За вегетационный период 1989 года нарастание корневой массы происходило более интенсивно, чем за 1990 год. Следует отметить, что урожайности надземной массы в 1989 году превосходили показатели 1990 года.

Строки уборки отавы оказывали определенное воздействие на накопление корневой массы тимофеевки луговой. Как в 1989 г., так и 1990 г. при более поздней уборке отавы масса корней была ниже, чем при ранних сроках уборки.

В ходе перезимовки масса корней тимофеевки луговой резко снижается за счет отмирания и расходования запасных питательных веществ на функционирование растений в зимний период.

В корнях тимофеевки луговой содержится меньше азота и фосфора, чем в надземной массе, а калия наоборот, больше. , ..

Следует отметить, что в агроценозах именно содержащиеся в подземной массе кормовых трав биогенные вещества вовлекаются в естественный круговорот веществ и не отчуждаются из него, как это происходит с биогенными элементами надземной массы.

Во все годы исследований на варианте без внесения азотных удобрений при обоих сроках уборки отавы подземная масса тимофеевки луговой значительно превосходила надземную.

2 Накопление корневой массы тимофеевки луговой, т/га (1988-1990 гг )

Срок | уборки отавы Расход за 1

Вариант 04 05 89 201039 За 1989 гол \А 05 90 25 10 90 За 1990 год ЗИМУ 1989 1990 тт

1 4 56 6,57 2 01 2 55 3,94 1 39 4 02

*> Л. 6,82 10,19 3 37 4 15 7 41 3,26 604

я 3 7 82 9,93 2,11 5 36 8 01 2 65 4 57

1 ^ 4 3 93 6 78 2 85 3,58 6,13 2 55 3,20 |

1 с. 1 5 3 22 6 67 3 45 3 73 6 41 2 68 2 94

6 6,89 10 00 3 11 5 75 7,99 2 24 4 25

7 5 00 7 И 2 11 2,33 5,13 2 50 4,78

1 4 56 6 57 2 01 2 55 3 94 1,39 4 02

2 4 22 7,13 2.91 3 35 5 27 1 92 ',78

1 3 6 60 9.24 2 64 3 88 5 71 1 83 5 36

4 6,71 8Б9 2.18 4 23 6 03 1 20 4 66

С 5 6,60 10 00 2 40 4 02 6 19 2 17 5 98

6 7 33 9 56 ' 2,23 1 1,76 3 38 1 62 6 18

7 5 71 8 22 2,51 3 97 5.82 1 85 2 40

При внесении азотных удобрений соотношения надземной и подземной масс примерно равно как один к одному В го же время, более поздние сроки уборки отавы вызывают повышение доли подземной массы

Так же следует отметить, что в более благоприятный для роста и развития тимофеевки луговой 1999 г надземная часть преобладала над подземной

I 4 Эффективность применения минеральных удобрений и сроков уборки отавы на посевах тимофеевки луговой

Вычисления, проведенные по расценкам, существовавшим в годы проведения исследований с тимофеевкой луговой (1988-1990 гг ) показывали высокую экономическую эффективность применения повышенных норм азотных удобрений и их дробного внесения

В связи с резким подорожанием горюче-смазочных материалов, сельскохозяйственных машин и оборудования, минеральных удобрений и фактическим отсутствием государственных дотаций на сельскохозяйственную продукцию с современной экономической точки зрения не выгодно применять повышенные нормы минеральных удобрений А при применении их умеренных доз необходимость дробного внесения отпадает

Тем не менее, окупаемость азота при возделывании тимофеевки луговой выше при дробном внесении азотных удобрений, чем при однократном внесении тех же доз (табл. 1.).

Окупаемость азота была выше в 1989 году - благоприятном по метеорологическим условиям вегетационного периода.

Азот удобрений при их внесении в более низких нормах используется лучше, чем при более высоких. Например, в 1988 году на каждый кг внесенного азота приходилось 16 — 28 кг сухой массы при нормах азота по 120 кг/га, 14 — 20 кг при нормах 180 кг/га и 13 -16 кг - при 240 кг/га N.

При более поздних сроках уборки отавы окупаемость азота удобрений была выше, чем при более ранних. "• "

2. БАЛАНС ЭЛЕМЕНТОВ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ В АГРОФИТОЦЕНОЗАХ С УЧАСТИЕМ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ

2.1. Баланс элементов минерального питания в агрофитоценозах Мурманской

области

Для оценки эффективности применения минеральных удобрений при производстве кормов из многолетних трав в земледелии Мурманской области мы рассчитывали баланс азота, фосфора и калия в разрезе наиболее крупных хозяйств и по области в целом по итогам хозяйственной деятельности за 2000 и 2001 гг.

^Продуктивность многолетних трав в Мурманской области в основном поддерживается за счет внесения довольно высоких доз минеральных удобрений. В среднем по области в 2000 году было внесено по 132 кг азота, 50 кг фосфора и 41 кг калия на 1 га . Во всех хозяйствах области первостепенное значение придается азотным удобрениям — дозы азота превышают дозы фосфора и калия. С урожаем многолетних трав выносится незначительное количество фосфора и довольно значительные количества азота, и еше более высокие объемы калия.

В 2000 году по этим двум показателям сложился резко положительный баланс азота. Например, в совхозе «Тулома» он составил 261,6 кг на 1 га, а в среднем по области 102,7 кг. Минеральный азот в почве из-за своей высокой подвижности представляет существенную экологическую опасность. С этой точки зрения баланс азота в посевах многолетних трав в а1роэкосистеме Мурманской области является экологически неблагополучным.

, Баланс фосфора в целом по области и по большинству сельскохозяйственных предприятий так же является положительным. Но этот элемент может

закрепляться в почвенно-поглощающем комплексе в труднодоступном состоянии, и растения при его недостатке в почве в перспективе смогут его извлекать из этого состояния Но такое внесение «про запас» нецелесообразно с экономической точки зрения

В 2000 году баланс калия сложился, как отрицательный — кормовые травы для формирования урожая используют запасы почвенного калия При его невосполнении создается угроза калийного истощения почвы

В 2001 году состояние баланса элементов минерального питания в целом стожился по тому же типу, что в 2000 году

Ряд хозяйств (совхозы Кольский, Мончегорский, ОПХ «Рассвет», Индустрия) в 2001 году отказался от применения фосфорных и калийных удобрений - продуктивность трав на уровне среднеобластных показателей в этих хозяйствах поддерживалась за счет запасов фосфора и калия в почве

По всем хозяйствам области сложился положительный баланс азота В некоторых хозяйствах (Кольский, Мончегорский, Индустрия и др ) сложился небольшой отрицательный баланс по фосфору. В целом по области баланс калия отрицательный, который повысился с уровня -2,2 кг действующего вещества на 1 га в 2000 году до -27,9 кг в 2001 году В то же время имеются хозяйства и с положительным балансом фосфора

2 2 Баланс элементов минерального питания в полевых опытах с тимофеевкой туговой

Для составления баланса питательных веществ мы воспользовались показателями продуктивности, нарастания корневой массы и химического состава тимофеевки туговой в наиболее благоприятный для ее роста развития 1989 год Накопление корневой массы тимофеевки луговой за год определяли по разности массы корней весной и осенью (табл 3) За вегетационный период тимофеевка луговая в корнях накапливала значительное количество элементов минерального питания - до 50 кг, азота и калия до 160кг и небольшие объемы фосфора — всего по 2-7 кг сухой массы на 1 га (табл 3)

При внесении азотных удобрений в корнях тимофеевки луговой накапливалось по 18-30 кг азота на 1 га, в то время как по фосфорно- калийному фону этот показатель составляет всего 13 кг Можно так же отметить некоторое снижение общих сборов азота корневой массой тимофеевки луговой при поздних сроках уборки отавы

Следует отметить более интенсивное накопление калия, по сравнению с другими элементами минерального питания, в корнях тимофеевки луговой По фосфорно-калийному фону тимофеевка тутовая в корневой системе накаплива-

ла по 43 кг на 1 га калия, при внесении азотных удобрений объемы накапливаемого в корнях калия возрос 1И до 72-165 кг

На фосфорно-калийном фоне с урожаем тимофеевки луговой с варианта выносится всего по 3 кг/га фосфора, с вариантов с полным удобрением 13-24 кг/га

3 Баланс питательных веществ в посевах тимофеевки луговой, кг/га (1989 г )

Срок уборки Вариант Внесено с удобрениями Накоплено в корнях Вынесено с урожаем Баланс - +

отавы N РО5 к,о Ч г;о, КгО N РО< К,О N р;о, КгО

1 - 90 90 13 2 43 12 3 20 25 +86 +27

2 120 90 90 40 4 158 66 14 80 +24 +72 148

3 120 90 90 18 3 83 99 17 123 +3 +70 116

X X 4 180 90 90 34 6 165 89 13 94 +57 +71 169

а. 5 180 90 90 52 7 161 146 20 133 18 +63 204

6 240 90 90 24 4 125 112 13 109 + 104 +73 144

240 90 90 25 - 135 21 144 +80 +66 -126

1 - 90 90 13 2 43 13 3 20 26 +85 +27

2 120 90 90 23 4 99 59 ¡3 83 +38 +73 92

3 120 90 90 29 4 81 95 13 128 +'3 119

Й 4 180 ' 90 90 27 3 "4 86 11 101 +67 +76 85

= 5 180 1 90 90 25 3 93 126 16 117 +29 +71 -120

240 90 90 22 3 "5 ПО 17 114 +70 99

2,0 90 90 26 4 ¡00 139 ¡9 146 +75 +67 И6

Вынос азота с урожаем зависит от доз азотного удобрения, но объемы выноса при нормах N^0 и М240 примерно одинаковые Калия выносится примерно столько же, сколько и азота

С 1едует отметить, что при выделении из общей нормы в N1:0, N,«0 и Ммо по Ибо на подкормку тимофеевки туговой посте 1 укоса (варианты 3,5,7) по сравнению с соответствующими вариантами однократного внесения полной нормы из-за повышения продуктивности кормовых угодий повышаются и общие выносы питатечьных веществ - только за счет более эффективного использования азота удобрений

Из основных элементов минерального питания растений складывается положительный баланс фосфора Из внесенного 90 кг минерального фосфора на формирование биологической массы расходуется только 14-27 кг при внесении совместно с азотными удобрениями, в всего 5 кг - без азотных подкормок

Азот минеральных удобрений тимофеевкой луговой эффективнее используется при его внесении по 120 кг действующего вещества на 1 га и при дроб-

ном внесении нормы по 180 кг. Так же следует отметить, что разовое внесение нормы N120 оказалось менее эффективным, чем дробное внесение той же нормы. Из 240 кг внесенного азота только 136-165 кг используется на формирование биологической массы тимофеевки луговой (надземной и подземной).

Тимофеевка луговая на формирование урожая и корневой массы поглощает значительное количество калия. Поэтому дозы калийных удобрений по 90 кг на 1 га явно недостаточны и общий калийный баланс складывается как явно отрицательный.

Таким образом, даже в год наивысшей продуктивности тимофеевки луговой (1989) азот из повышенных норм удобренийО^о) используется не полностью. Дробное внесение азота повышает эффективность использования азота удобрений.

3. ИНТРОДУКЦИЯ КОЗЛЯТНИКА ВОСТОЧНОГО в КОРМОПРОИЗВОДСТВО КРАЙНЕГО СЕВЕРА (НА ПРИМЕРЕ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ)

3.1. Продуктивность козлятника восточного в зависимости от способов посева.

Установлено, что в среднем за 4 года использования (1994-1997гг.) продуктивность козлятника восточного в вариантах с междурядьями по 15 см составили 5,22 тонн сухой массы с 1 га, а в вариантах с междурядьями по 30 и 45 см получено по 4, 90 и 4,28 тонн соответственно. Максимальная урожайность сухой массы козлятника восточного в 5,96 т с 1 га получена на пятый год жизни в варианте с шириной междурядий по 15 см.

4. Качество урожая козлятника восточного, % сухого вещества __в среднем за 4 года (1994-1997 гг.)_

Ширина междурядий I укос II укос

сухое вещество сырой протеин углеводы сухое вещество сырой протеин углеводы

1. 15 см 18,04 17,50 2,38 12,08 24,94 0,88

2. 30 см 19,57 17,06 3,75 13,01 19,25 1,63

3. 45 см 19,51 17,06 2,63 11,87 22,31 1,25

Коэффициент вариабельности урожайности был наименьшим для варианта с шириной междурядий по 15 см и составил 4,3%. Большие колебания урожаев козлятника восточного по годам отмечались в варианте с шириной междурядий по 30 см. Дня этого варианта коэффициент вариабельности составил 12,1. Таким образом, за 5 лет исследований преимущество широкорядных спо-

собов посева козлятника восточного (30 и 45 см) не доказано Но прослеживается тенденция к сближению уровней продуктивности вариантов с различной шириной междурядий

Ширина междурядий на химический состав травостоя козлятника восточного оказывала незначительное влияние Концентрация сухого вещества в урожае второго укоса была ниже, чем в урожае первого (табл 4)

Высокая концентрация сырого протеина позволяет значительно снизить дефицит кормового бетка в рационах кормления сечьскохозяйственных животных А в урожае 2-го укоса на варианте с шириной междурядий по 15 см содержание сырого протеина составила 24,94%

3 1 Влияние микробиологических препаратов на продуктивность козлятника

восточного

Усчовием успешной интродукции козлятника восточного является ино-кучяция посевного материала клубеньковыми бактериями

В 2001 году с посевов козлятника восточного второго года жизни (первый год пользования) получен всего один укос

Как клубеньковые, так и ассоциативные бактерии обеспечивали статистически достоверные прибавки урожая сухой массы по сравнению с контролем от 0,5 до 0,8 т/га

Максимальная урожайность сухой массы по 6,0 т с 1 га в 2001 году была получена при совместной обработке семян симбиотическими и ассоциативными азотфиксирующими бактериями (ризоторфином и ризоагрином)

Уже в первый год пользования козлятник восточный обеспечивал сборы сырого протеина по 0,77т с 1 га При обработке бактериальными препаратами сборы сырого протеина достигали уровня 0,96-1,15т/ га

_ 5 Продуктивность козлятника восточного, т/га (2000-2001 гг )_

Урожайность V роэкайность Сбор

Вариант зеленой массы сухой массы сырого протеина '

2001Г ;оо2г :оо1г ;оо2г 2001 г 2002г

1 Ьез обработки 18,1 39,0 44 84 0,77 1.38

2 Ризоторфин 24 4 48,9 5.2 10,0 0,98 1,84

3 Ризоагрин 23,1 47.2 4,9 9,6 0,96 1,74

4 Ризоторфин * ризоагрин 51,7 6,0 10,7 1,15 1,86

НСР01 0,5 1,1

Азотфиксирующие бактерии и на третий год жизни обеспечивали статистически достоверные прибавки урожая сухой массы — повышение урожайности по сравнению с контролем при обработке бактериальными препаратами, составляло 1,2-2,3 т/га. Но увеличение сбора сухого вещества от совместного применения клубеньковых и свободноживущих азотфиксирующих бактерий по сравнению с применением чистых культур этих же бактерий статистически достоверно только по сравнению с ризоагрином.

3.3. Продуктивность парных смесей козлятника восточного со злаковым компонентом

Установлено, что козлятник восточный накапливает в надземной массе большое количество сырого протеина и по этому показателю примерно в два раза превосходит злаковые травостои, выращенные в аналогичных условиях.

Хорошо сбалансированные по протеину и другими питательными и биологически активными веществами корма дают злаково-бобовые травосмеси. В связи с этим нами изучались парные смеси козлятника восточного с тимофеевкой луговой, овсяницей луговой и кострецом безостым.

6. Урожайность сухой массы многолетних травосмесей, т/га (1997-1999гт.)

Вариант 1997 1998 1999 За 3 года Среднее за 3 года

1. Овсяница луговая + тимофеевка луговая + N120 8,08 7,29 4,95 20,32 6,77

2. Козлятник восточный + овсяница луговая 6,74 4,69 4,50 15,93 5,31

3. Козлятник восточный + тимофеевка луговая 9,43 10,46 4,92 24,81 8,27

4. Козлятник восточный + кострец безостый 7,38 6,78 6,75 20,91 6,97

НСР05 0,58т 1,06г 1,69т 2,4бт

Несмотря на то, что в урожае парных травосмесей со злаковым компонентом доля козлятника восточного составляла всего 27,9-36,4%, он значительно увеличивал содержание протеина в корме и обеспечивал высокую урожайность сухой массы, причем без внесения азотных удобрений.

По урожайности сухой массы в первый и второй годы использования только травосмеси козлятника восточного с тимофеевкой луговой превысили контрольный вариант — травосмесь тимофеевки луговой с овсяницей луговой (табл. 6).

В первые лва года пользования по урожаям сухой массы травосмеси овсяницы луговой с козлятником восточным и костреца безостого с козлятником восточным статистически достоверно уступали травосмесям с тимофеевкой луговой В третий год пользования травосмесь костреца безостого с козлятником восточным обеспечивала урожаи на 1,80-2,25т больше, чем другие травосмеси

По сумме урожаев за первые три года пользования наибольшую продуктивность обеспечивала травосмесь тимофеевки луговой с козлятником восточным Во все годы исследований наименьшие урожаи обеспечивала травосмесь овсяницы луговой с козлятником восточным

3 4 Биологическая фиксация азота воздуха козлятником восточным в условиях Крайнего Севера

Для определения объемов фиксированного козлятником восточным азота мы использовали метод сравнения с не бобовой культурой Этот метод основан на предположении, что все культуры извлекают из одной и той же почвы одинаковое количество азота Этот метод не позволяет получить представление об эффективности симбиоза в процессе вегетации и количестве усвоенного бобовыми культурами азота воздуха Однако с его помощью можно дать ориентировочную оценк\ количества фиксированного азота воздуха бобовой культурой за вегетацию

В целом варианты с козлятником восточным обеспечивали усвоение азота на 37 - 56 кг га больше чем злаковый травостой при внесении 120 кг/га N

Парные многолетние травосмеси с участием козлятника восточного обеспечивали сборы сырого протеина по 900-1020 кг/га, тогда к.ак злаковый травостой даже при азотных подкормках по 120 кг действующего вещества на 1 га всего по 670 кг

С учетом коэффициента использования азота из минеральных удобрений на образование 230-350 кг сырого протеина (разность между вариантами с уча стием козлятника восточного и без его участия) под кормовые травы пришлось бы вносить на каждый гектар по 200-250кг аммиачной селитры дополнительно Таким образом, симбиотическая фиксация азота воздуха козлятником восточным будет способствовать снижению объемов применения азотных удобрений, что в свою очередь снижает риск поступления больших количеств нитратов в окружающую среду при одновременном снижении объемов общих затрат на производство кормов Стоимость гектарной нормы микробиологических препаратов не превышает 100-150 руб , а позволяет «экономить» затраты на внесение 3-3,5 ц аммиачной селитры, поэтому экономическая эффективность инокуляции не вызывает сомнений

7. Сборы сырого протеина и азота многолетними травами и травосмесями _(1997-1999 гг.) _

Состав Всего

сырого протеина азота

травосмеси кг/га + - к контролю кг/га + - к контролю

1. Овсяница луговая + 290 - 46 -

тимофеевка луговая 380 - 61 -

по варианту 670 - 107 -

2. Козлятник восточный + 470 - 75 -

овсяница луговая 510 - 82 -

по варианту 980 +310 157 +50

3. Козлятник восточный + 590 - 94 -

тимофеевка луговая 430 - 69 -

по варианту 1020 +350 163 +56

4. Козлятник восточный + 380 - 61 -

кострец безостый 520 - 83 -

по варианту 900 +230 144 +37

3.5. Агроэкологическая эффективность интродукции козлятника восточного

Результаты наших исследований показали, что козлятник восточный в условиях Мурманского Заполярья растет и достаточно хорошо развивается, достигая высоты 120-150 см при хорошей облиственности, и обладает высоким продуктивным долголетием - на опытном участке до сих пор сохраняются посевы 1990 года, которые обеспечивают урожаи до 30,0-40,0 тонн зеленой массы с 1 га. Неблагоприятные природно-климатические условия Крайнего Севера переносит хорошо, показывает высокие морозо- и зимостойкость, успешно выдерживает непродолжительные заморозки до - 4°С.

В то же время следует отметить, что он весной в рост трогается позже аборигенных видов многолетних трав, но после повышения среднесуточных температур до уровня +5-7°С по интенсивности роста обгоняет местные виды. Козлятник восточный в первые два года жизни развивается слабо, плохо переносит конкуренцию с сорняками, поэтому в его посевах приходится прибегать к интенсивным методам борьбы с ними - агротехническим и химическим. В последующие годы его конкурентоспособность возрастает и в сомкнутых травостоях мероприятия по борьбе с сорняками можно не проводить. За 12 лет исследований в условиях Мурманской области жизнеспособные семена козлятни-

ка восточного получены всего 3 раза, но во все годы обеспечивались стабильные двуукосные урожаи вегетативной массы

В почвах Мурманской области клубеньковые бактерии козлятника восточного отсутствуют - без обработки посевного материала ризоторфином, содержащим активные штаммы Rhizobium galegae, на его корнях клубеньки не образуются Растения с вариантов без обработки клубеньковыми бактериями хуже переносят неблагоприятные природно-климатические условия Крайнего Севера, характеризуются более низким содержанием сырого протеина и обеспечивают урожаи, значительно уступающие вариантам с обработкой клубень ковыми бактериями

Коэффициент энергетической эффективности применения азотных удобрений под многолетние кормовые культуры в зависимости от их доз и сроков уборки отавы колеблется в предетах - 1,5-3,5 Коэффициент энергетической эффективности воздетывания тимофеевки луговой при внесении полного удобрения даже в тучших вариантах не превышает - 1,7 Коэффициент энергетической эффективности возделывания козлятника восточного составил за 2 года без инокуляции - 5,3, а при инокуляции семян этот показатеть увеличивается до 7 Если учесть, что козтятник восточный может воздечываться на одном месте дольше, чем тимофеевка луговая, то указанные различия увеличатся

ВЫВОДЫ

1 В кормопроизводстве Мурманской области павным абиотическим фактором, ограничивающим продуктивность северных агроэкосистем, является недостаток теша, что проявляется в стабом поглощении элементов минерального питания растениями из почвы и в низком качестве кормов В кормах, заготовляемых в условиях Кольского полуострова, в сухом веществе содержится не более 10-11% сырого протеина, что по требованиям ОСТа соответствует только уровню III класса

2 Биологические циклы основных элементов минерального питания в агрофи-тоценозах с участием многолетних трав в условиях Мурманской области проявляются по-разному В среднем по области в 2000 и в 2001 гг складывался положитетьный баланс азота (+53,2 и »102,7 кг/га соответственно) и фосфора (+19,8 и +42,8 кг/га соответственно), тогда как баланс калия был отрицатечьным(-2,2 и -27,9 кг/га соответственно) В разрезе отдетьных хозяйств эти показатели менялись от -25,7 кг/га до +261,6 кг/га по азоту, от -10,1 кг га до +160,3 кг/га по фосфору и от -60,7 кг/га до +74,0 кг/га по катаю В целом по Мурманской области требуется существенная корректи-

ровка системы удобрений - в первую очередь, норм и доз внесения минеральных удобрений.

3. В условиях Мурманской области азотные удобрения обеспечивают существенное повышение продуктивности агрофитоценозов с участием тимофеевки луговой. Если урожайность сухой массы на вариантах с фосфорно-калийным удобрением в среднем за три года составили 0,87-0,92 т/га в год, то норма азота по 120 кг/га д.в. повышала этот показатель до уровня 4,345,46 т/га в год. Дробное внесение полных норм азотных удобрений (120, 180 и 240 кг/га д.в) по сравнению с однократным внесением этих норм обеспечивало повышение урожайности сухой массы за 3 года на 2-4 т/га.

4. Установлена возможность успешной интродукции козлятника восточного в кормопроизводство Крайнего Севера. Козлятник восточный (Galega orientalis Lam.) в условиях Мурманской области обеспечивает получение высоких и стабильных урожаев (до 10,7 т/га сухого вещества в чистом виде (2002 г.) и до 10,46 в смеси с тимофеевкой луговой (1998 г.)) высококачественного корма и отличается продуктивным долголетием - более 10 лет. Козлятник восточный характеризуется высоким содержанием сырого протеина: его количество в сухом веществе урожая первого укоса достигает уровня 17,017,5%, а второго - 19,0-25,0%. Количество сухих веществ в зеленой массе козлятника восточного меняется в пределах 18-20%.

5. Бактериальные препараты на посевах козлятника восточного как на основе высокоэффективных штаммов симбиотических бактерий (ризоторфин), так и ассоциативных (ризоагрин) повышают сборы сухих веществ и сырого протеина с 8,4т и 1,38т с 1га на контроле до 10,0 и 1,86 т соответственно. Эффективность при совместном применении этих препаратов не увеличивается.

6. В первые два года пользования широкорядные посевы (30 и 45 см) козлятника восточного по продуктивности уступают узкорядным (15 см). В последующие годы уровень продуктивности на вариантах с разной шириной междурядий выравнивается. Наименьший коэффициент вариабельности урожайности по годам обеспечивают посевы козлятника восточного с шириной междурядий в 15 см — 4,3, тогда как при ширине междурядий в 45 см этот показатель составляет 10,2.

7. За первые три года пользования наивысшую продуктивность обеспечивает травосмесь козлятника восточного с тимофеевкой луговой (8,27 т/га сухой массы- в среднем за 3 года). В то же время коэффициент вариабельности урожайности травосмеси с кострецом безостым по сравнению с другими смесями является более высоким. Но известно, что тимофеевка луговая характеризуется более высокой урожайностью в первые 2-3 года жизни, а поз-

же ее продуктивность снижается Кострец безостый максимальную урожайность обеспечивает с третьего-четвертого года жизни и является видом с бо-тее продолжительным долголетием

8 Включение в состав многолетних парных травосмесей козлятника восточного способствует повышению их продуктивности и качества урожая если ов-сянице-тимофеевичная смесь обеспечивает сборы зе пеной массы, сухой массы и сырого протеина по 47,7т, 8,1т и 0,67т с 1 га, то смеси с участием козлятника восточного до 49,5т, 9,4т и 1,02 т с 1 га соответственно Несмотря на то, что в структуре урожая, как первого, так и второго укосов доля козлятника восточного составляет всего 30%, он обеспечивает около 50% сырого протеина

9 Стоимость гектарной нормы микробиологических препаратов не превышает 100-150 рублей, а позволят «экономить» затраты на внесение 3-3,5 ц аммиачной селитры

10 Интродукция козлятника восточного в земледе те Крайнего Севера будет способствовать .»кологизашш сельскохозяйственного производства за счет снижения (исключения) норм внесения азотных удобрений

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1 Рекомендовать производству внедрение в многолетние паковые травосмеси козлятника восточного (Galega onentalis Lam) с инокуляцией посевного материала высокоэффективными препаратами, содержащими симбиотические бактерии (ризоторфин) и/ити ассоциативные (ризоагрин) по фону фос-форно-калийных удобрений В краткосрочные травосмеси (3-4 года пользования) включать тимофеевку луговую (Phleum pratense Lindm ) , а в долгосрочные (более 4 лет) - кострец безостый (Zema inermis Leyss )

2 В агрофитоценозах Мурманской области с участием многолетних злаковых трав предусмотреть механизмы предотвращения поступления нитратов из азотных удобрений в фунтовые воды расчет доз удобрений в соответствии с выносом питательных веществ с урожаем, накоплением в корневой массе и содержанием в почве, а так же дробное внесение повышенных норм

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1 Ласкин П В , Хаитбаев А X Экологическое и хозяйственное значение интродукции козлятника восточного (Galega onentalis Lam) в земледелии Мурманской области /Препринт - Апатиты Изд КНЦ РАН, 2002 - 22 с

2. Ласкин П.В., Хаитбаев А.Х., Яковлева И.А. Биологическая фиксация азота воздуха однолетними кормовыми травами в условиях Мурманской области /Уч. записки МГГШ. - Мурманск: Изд. МГПИ, 2002,- с. 89-93.

3. Марецкий Ю.А., Хаитбаев А.Х. Современное состояние земледелия и отдельные аспекты его развития в условиях Кольского Севера /Север и рынок. Науч. инф. бюл., №2. - Аппатиты: Изд. КНЦ РАН, 2002. - с. 50-56.

4. Ласкин П.В., Хаитбаев А.Х., Яковлева И.А. Способы повышения эффективности биологической фиксации азота козлятником восточным на Крайнем Севере /Информлисток. - Мурманск: ЦНТИ, 2003. - 3 с.

5. Хаитбаев А.Х., Ласкин П.В. Экологическая оценка системы удобрений многолетних злаковых трав в условиях Мурманской области /Информлисток. -Мурманск: ЦНТИ, 2003.- 4 с.

6. Ласкин П.В., Ласкина Н.Н., Хаитбаев А.Х., Биологические и экологические аспекты интродукции козлятника восточного в кормопроизводстве в условиях Крайнего Севера /База данных «Интеллект».-Мурманск: ЦНТИ, 2003.-2 с.

7. Ласкин П.В., Хаитбаев А.Х., Яковлева И.А. Биологическая фиксация азота воздуха козлятником восточным на Крайнем Севере (на англ. языке) /Тезисы докладов на Международном конгрессе по микробиологии. - С.-Петербург, 2003.- с. 302.

Объем 1,25 печ л Зак 515 Тир 100

AHO «Издательство МСХА» 127550, Москва, ул Тимирязевская, 44