Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность производства люпина в условиях серых лесных почв Юго-Западного региона Нечерноземной зоны России

ВАК РФ 06.01.12, Кормопроизводство и луговодство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Слесарева, Татьяна Николаевна, Брянск

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЮПИНА

на правах рукописи

СЛЕСАРЕВА ТАТЬЯНА НИКОЛАЕВНА

УДК 633.367:631.442.25 1470.31

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ЛЮПИНА В УСЛОВИЯХ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ЮГО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ

06.01.12 - кормопроизводство и луговодство

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители: И.П.Такунов,

доктор сельскохозяйственных наук А.С.Кононов,

кандидат сельскохозяйственных наук ст.н.сотрудник

БРЯНСК-1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................................................................................................4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ......................................................................................0

о

1.1 Люпин и другие зернобобовые культуры в решении проблемы

белка..................................................................................................................................................................................................8

1.2 Кормовая ценность зернобобовых, зернофуражных и силосных культур............................................................................................................................................................................................13

1.3 Агротехническая роль бобовых культур. Симбиотическая азот-фиксация ......................................................................................................................................................................................16

1.4.Энергетическая эффективность производства люпина и

других кормовых культур........................................................................................................................20

2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ............................................................................................23

2.1 Программа и методика проведения исследований................................................23

2.2.Условия проведения исследований................................................................................................27

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ..................................................................................................31

3. ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОБОБОВЫХ, ЗЕРНОФУРАЖНЫХ И СИЛОСНЫХ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР............................................... 31

3.1. Урожайность зерна и зеленой массы люпина и других кормовых

культур............................................................................................................................................................................................31

3.2 Влияние удобрений на урожайность зерна и зеленой массы зернобобовых и злаковых кормовых культур................................... 35

4. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА КОРМОВОГО БЕЛКА ЛЮПИНА И ДРУГИХ БОБОВЫХ, ЗЕРНОФУРАЖНЫХ И СИЛОСНЫХ КУЛЬТУР ПРИ РАЗЛИЧНЫХ НОРМАХ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ..................................................................... 39

5. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И КОРМОВАЯ ЦЕННОСТЬ ЗЕРНА И

СУХОГО ВЕЩЕСТВА ВЕГЕТАТИВНОЙ МАССЫ ЗЕРНОБОБОВЫХ , ЗЕРНОФУРАЖНЫХ И СИЛОСНЫХ КУЛЬТУР..................... 47

5.1. Химический состав зерна и сухого вещества вегетативной массы люпина и других кормовых культур..................................... 47

5.2. Изменение химического состава зерна и сухого вещества вегетативной массы при внесении азотных удобрений ............................ 50

5.3. Кормовая ценность зерна и сухого вещества вегетативной массы люпина и других кормовых культур...................................... 52

6. АЗОТФИКСИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ЛЮПИНА И ДРУГИХ ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР............................................................... 69

7. АГРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНОБОБОВЫХ, ЗЕРНОФУРАЖНЫХ И СИЛОСНЫХ КУЛЬТУР............................................................................................. 71

7.1. Агроэнергетическая оценка возделывания люпина и других

кормовых культур на зерно............................................................... Т1

12. Агроэнергетическая оценка производства зеленой массы бобовых

и злаковых кормовых культур......................................................... 85

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ........................................................................... 91

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ....................................................... 94

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................ 95

ПРИЛОЖЕНИЯ........................................................................................ 112

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Производство высокобелковых кормов - одна из наиболее актуальных проблем современного агропромышленного производства. В настоящее время недостаток кормового белка в нашей стране составляет около 20% потребности в нем (100). Рационы кормления животных не сбалансированы по важнейшим показателям - протеину и энергии, поэтому наблюдается перерасход кормов. При 20 ... 25 % дефиците переваримого протеина в кормах недобор продукции животноводства составляет 30 ... 34%, а расход кормов возрастает в 1.3 ... 1.4 раза, их себестоимость увеличивается в 1.5 раза (20). Такие зернофуражные культуры, как ячмень и овес содержат в среднем 70 - 80 г переваримого протеина в 1 к. ед. (при зоотехнической норме 100 - 120 г). В тоже время в зерне бобовых культур содержится переваримого протеина от 143 ... 170 (горох) до 245 ... 322 (люпин) г, что в 1.7 ... 5.5 раза выше, чем в зерне злаковых культур (156). Поэтому главным источником обогащения кормов растительным белком остаются бобовые культуры.

Сельскохозяйственное производство располагает в настоящее время, довольно большим разнообразием видов и сортов зернобобовых культур. В тоже время A.B.Советов (139) отмечал, что Россия в своих обширных пределах заключает местности совершенно различные по климату, почвам и роду деятельности. Поэтому актуально при планируемом увеличении посевов зернобобовых культур, выбирать те из них, которые наиболее полно отвечают климатическим условиям, для того чтобы получать с единицы площади максимальное количество кормов, богатых протеином и высокой энергонасыщенностью.

В литературе имеются данные, что люпин имеет преимущество по урожайности зерна, зеленой массы и сбору белка с гектара по сравнению с другими бобовыми культурами в основном на низкоплодородных песчаных и супесчаных почвах. По нашему мнению возникла необходимость провести сравнительную оценку продуктивности люпина и других бобовых культур в условиях более

плодородных серых лесных почв Брянской области, расположенной в Юго-Западной части Нечерноземной зоны России.

Цель исследований - выявить эффективность выращивания желтого и узколистного люпина в одновидовых и смешанных люпино-злаковых агрофитоцено-зах для увеличения производства кормового растительного белка в условиях серых лесных почв Юго-Западной части Нечерноземной зоны Российской Федерации.

В задачи исследований входило:

- дать комплексную сравнительную оценку по урожайности зерна, зеленой массы и выходу белка с гектара посевов желтого и узколистного люпина, сои, гороха, вики, кормовых бобов, ячменя, овса и кукурузы, а также люпи-ново-злаковой смеси;

- определить химический состав и кормовую ценность зерна и сухого вещества вегетативной массы изучаемых культур;

- изучить размеры и динамику симбиотической фиксации азота желтым и узколистным люпином в сравнении с другими бобовыми культурами;

- провести агроэнергетическую оценку технологическим приемам возделывания люпина и других бобовых и злаковых кормовых культур. Научная новизна исследований заключается в том, что впервые в условиях

серых лесных почв Юго-Западной части Нечерноземной зоны Российской Федерации (Брянская область) изучена и установлена высокая эффективность производства высокобелковых кормов из люпина в одновидовых и смешанных люпино-злаковых агрофитоценозах в сравнении с другими бобовыми и злаковыми кормовыми культурами и дана их зоотехническая и агроэнергетическая оценка.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- комплексная оценка продуктивности желтого и узколистного люпина в сравнении с другими, возделываемыми в зоне, бобовыми и злаковыми кормовыми культурами;

- азотфиксирующая способность люпина и других бобовых культур в условиях серых лесных почв Брянской области;

- агроэнергетическая эффективность возделывания люпина и других кормовых культур.

Практическая значимость работы.

На основе комплексной оценки зернобобовых культур установлено, что наиболее эффективными кормовыми культурами для условий серых лесных почв Юго-Западной части Нечерноземной зоны Российской Федерации являются желтый и узколистный люпины, которые обеспечивают получение 26 - 33 ц зерна и около 500 ц/га зеленой массы, в которых содержится 11 ... 12 ц сырого белка, что в 1.2 ... 1.7 раза больше, чем у кормовых бобов, вики и гороха.

Внедрение в производство смешанных посевов люпина со злаковыми культурами позволит сбалансировать корма по белку непосредственно в поле и довести содержание сырого протеина в кормовой единице до требуемых зоотехнических норм.

Включение желтого и узколистного люпинов в севообороты позволит экономить на каждом гектаре посевов до 5 ц азотных удобрений за счет фиксации люпином атмосферного азота.

Реализация результатов исследований.

Основные положения диссертации изложены в 6 опубликованных работах, вошли в отчеты научно-исследовательских работ Всероссийского научно-исследовательского института люпина за 1995 ... 1997 годы.

Результаты исследований внедряются в ОПХ "Брянское", где в 1998 году выращивался узколистный кормовой люпин в смешанном посеве с овсом, для получения силосной массы, на площади 80 га.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на заседаниях ученого совета Всероссийского научно-исследовательского института люпина , на 4— Международной конференции СОИСАФ Биологический азот в растениеводстве " (МСХА, 1996) и на межрегиональной научно-практической конференции " Биологический и экономический потенциал люпина и пути его реализации".

Объем работы. Диссертация изложена на / страницах машинописного текста, включает 44 таблицу22 приложения. Список использованной литературы включает 190 наименований, в том числе 20 в иностранных изданиях.

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Люпин и другие зернобобовые культуры в решении проблемы белка

В Нечерноземной зоне Российской Федерации, куда входит Брянская область, наибольшее распространение получили следующие бобовые культуры: люпин желтый и узколистный (Lupinus luteus, Lupinus angustifolius), горох посевной (Pisum sativum), вика яровая (Vicia sativa), кормовые бобы (Vicia faba). Основной особенностью этих растений является высокий уровень содержания белка в зерне и зеленой массе.

Производство животноводческой продукции требует большого количества растительного белка, так как на получение 1 кг животного белка его требуется от 5 до 9 кг (5, 20, 75, 76, 97, 99). В зерне основных злаковых зернофуражных кормовых культур, которые чаще всего используются в рационах животных, содержится 8 ... 13 % белка. Несколько повысить содержание белка в злаковых культурах можно путем увеличения внесения азотных удобрений под эти культуры, однако это приводит к значительному удорожанию кормов.

Наиболее рациональное решение проблемы кормового белка - это широкое возделывание пригодных для местных условий зернобобовых культур, таких как люпин, горох посевной, вика яровая, кормовые бобы. Особенно высоким содержанием белка в зерне от 30 до 46 %, а по некоторым данным до 50 %, среди бобовых кормовых культур, обладает кормовой люпин (1, 19, 149, 68, 29, 59, 144, 143 ). По этому показателю он может сравниться с зерном сои. В зерне гороха, вики, кормовых бобов содержится в среднем от 22 до 30 % белка (156, 14, 29, 26, 36, 57, 8, 85 ). Если на одну кормовую единицу в зерне ячменя и овса приходится соответственно 70 и 83 г переваримого протеина, то в зерне люпина, гороха, кормовых бобов и вики соответственно 245, 158, 186 и 211 г ( 152 ).

В семенах зернобобовых культур по сравнению с общепринятыми нормами кормления сельскохозяйственных животных избыток переваримого протеина достигает 32 ... 104 %, тогда как в зерне овса и ячменя его дефицит составляет 30 ... 40 %. Многочисленными исследователями доказано, что в условиях центральных районов Нечерноземной зоны России наиболее высокий сбор кормового белка обеспечивают люпин узколистный и люпин желтый, значительно уступают им в этом отношении горох посевной и полевой, вика яровая ( 17, 21, 34, 36).

1\.ъ

В опытах Кукреша (69), проведенных в условиях Минской области Республики Беларусь наибольший выход белка с гектара в среднем за три года обеспечивал кормовой люпин (11.3 ц/га), менее продуктивной оказалась вика яровая (6.8), а горох и кормовые бобы были равноценны между собой по этому показателю (9.4).

Такие же закономерности по продуктивности зернобобовых культур полу-

с. и

чены в опытах Сергеева (138), которые проведены в южных районах СевероЗападной зоны России.

Однако не все исследования подтверждают указанные результаты, что вероятно больше всего связано с почвенно-климатическими условиями зон. Так РогсктБк! (178) получил > противоположные результаты. Наибольшая урожайность получена у гороха 1.52 т/га, наименьшая у люпина 0.98 т/га, выход белка при этом составил 342 -388 кг/га. Это подтверждается и в работе Ьиппап (181), где наивысший урожай получен у кормовых бобов и гороха.

Эффективность использования животными растительного белка в значительной степени зависит от его аминокислотного состава. По содержанию незаменимых аминокислот зернобобовые культуры существенно превосходят злаковые зерновые культуры, особенно это различие имеет место по содержанию наиболее ценной аминокислоты - лизина. Содержание лизина в зерне зернобобовых культур в 4 - 5 раз выше, чем в зерне ячменя и овса (115, 40, 16, 60, 93, 94) .

Это позволит более продуктивно расходовать белковые корма и существенно повысить продуктивность животных (110, 135, 112, 74).

Многие исследователи в своих работах отмечают, что по сбору основных аминокислот и в частности лизина посевы люпина превосходят злаковые культуры в 1.5-3 раза (72, 65, 78, 96). Еще большие показатели в зерне гороха, где в одной кормовой единице содержится в 3.3 - 4.1 раза больше лизина, чем в злаковых культурах (21). Примерно такие же показатели отмечаются в работах А.В.Мироненко для вики и кормовых бобов (92).

Как уже отмечалось, ценность зернобобовых культур заключается в высоком содержании белка в зерне и в зеленой массе этих культур. В сухом веществе зеленой массы зернобобовых культур содержится в среднем 15...22% белка, это в два раза больше, чем в зерне основных зернофуражных культур. В килограмме сухого вещества зеленой массы желтого люпина содержится 150...170г переваримого протеина, тогда как в зеленой массе овса его всего 29г (6, 166, 155). В килограмме зеленой массы люпина содержится около 60мг каротина, 5мг витамина Вь 0.18мг витамина Вг, около 30мг аскорбиновой кислоты (91). В килограмме горохового силоса при влажности 70% содержится 20 - 25г переваримого белка, 3 - 3.5г кальция, 0.5 - 0.7г фосфора и 20 - 30мг каротина (71, 7).

Десять килограммов зеленой массы люпина, гороха и вики содержат 1.2 к.ед., а кукурузы и сои несколько больше (157, 62, 51). В опытах, проведенных А.И. Москалевым и Л.К. Тупиковой (104) с горохом посевным, пелюшкой, викой, люпином наибольшая белковость была отмечена у пелюшки 259 - 260 г/к.ед. При этом наблюдался высокий сбор переваримого протеина с 1 га - 7.1 - 7.8ц. Зеленая масса зернобобовых культур богата, также как зерно, незаменимыми аминокислотами (табл. 1). Несбалансированность кормов по белку и лизину приводит к перерасходу кормов и увеличению себестоимости животноводческой продукции, что является

серьезным недостатком современного кормопроизводства. Одним из приемов повышения содержания белка в кормах являются смешанные посевы зерновых культур с бобовыми культурами, которые богаты белком, но бедны углеводами

( 32, 11, 23, 83, 22, 87, 61). Некоторые авторы отмечают снижение урожайности

Таблица 1

Содержание основных незаменимых аминокислот в зеленой массе зерно-

бобовых культур и кукурузы, (по М.Ф.Томмэ, 1972), г/кг

Аминокислоты Люпин желтый Горох Вика яровая Кормовые бобы Кукуруза стебли

Лизин 1.3 1.57 1.9 1.3 0.6

Гистидин 0.66 0.96 0.99 0.74 0.4

Аргинин 1.5 1.39 2.9 1.6 1.0

Треонин 1.5 1.22 1.5 1.1 —

Метионин 0.55 0.55 0.64 0.55 0.3

Валин 1.2 1.38 1.4 1.3 0.8

Фенил аланин 1.0 1.2 1.4 1.1 0.9

Лейцин — 2.4 -- ~ 1.2

Изолейцин — 3.8 — 1.3

зерна бобовой культуры в смешанных посевах, по сравнению с чистыми (4, 83, 22, 138, 37). По выходу протеина смешанные посевы значительно превосходят одновидовые злаковые агроценозы. Сбор белка в зерносмесях определяется долей участия в них бобовой культуры.

По данным Беларусского НИИ земледелия вико-тритикальные смеси дают 4.7 - 4.8 т/га зерносмеси, что обеспечивает сбор белка до одной тонны с гектара ( 70 ). Продуктивность люпино-овсяных смесей выше чистых посевов овса и

даже смесей овса с горохом и викой в 1.5...2 раза (66, 163). Если в чистом посеве овса на 1 к.ед. приходится 50...60г переваримого протеина, то в смешанном агрофитоцеыозе этот показатель увеличивается в 2 раза и достигает величины 105... 106г/к.ед.

Высокая обеспеченность переваримым протеином 1 к.ед. зерна была отмечена И.Н. Корчугаковой (61) у горохо-ячменной смеси, где она составила 94г, горохо-овсяной - 104г, вико-овсяной - 123г. A.A. Кутузова и др. (75) отмечают увеличение содержания переваримого протеина в зерносмеси смешанных посевов овса и ячменя с горохом и викой яровой до 100 - 120г на 1 к.ед. для областей Нечерноземной зоны Российской Федерации.

В центральных областях Нечерноземной зоны можно дополнительно получить до 50 тыс. т растительного белка в кормах, возделывая основную силосную культуру - ку