Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Формирование средообразующих агрофитоценозов амаранта и бобовых трав в РСО-Алания

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Формирование средообразующих агрофитоценозов амаранта и бобовых трав в РСО-Алания"

005015981

На правах рукописи

КАЛИЦЕВА ДИАНА ТОТРАЗОВНА

ФОРМИРОВАНИЕ СРЕДООБРАЗУЮЩИХ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ АМАРАНТА И БОБОВЫХ ТРАВ В РСО-АЛАНИЯ

06.01.01 — общее земледелие, растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

3 МАЯ 2012

Владикавказ - 2012

005015981

Работа выполнена на кафедре агроэкологии и защиты растений в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Горский государственный аграрный университет».

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Фарниев Александр Тимофеевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Басиев Солтан Сосланбековнч

кандидат биологически наук, доцент Бекмурзов Алан Дрожкович

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарская

государственная сельскохозяйственная академия им. В.В. Кокова»

Защита диссертации состоится «17» мая 2012 года в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.023.01 при ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет» по адресу: 362040, РСО-Алания, г. Владикавказ, Кирова, 37, агрономический факультет, тел./факс. 8(8672) 53-01-42; 54-91-80; e-mail: dm22002301@yandex.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет».

Автореферат диссертации разослан «17» апреля 2012 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В настоящее время во многих странах мира пересматриваются основополагающие принципы ведения сельскохозяйственного производства. Одна из главных причин этого - игнорирование принципов биологического разнообразия в агрофитоценозах, проявившееся в переходе к монокультуре, которая представляет собой классический пример снижения гетерогенности агроэкосистем. Поэтому многие исследователи (Миркин, 1990; Прохоров, Ламан и др., 2005) пришли к выводу, что сельское хозяйство в будущем должно развиваться по пути, которым природа наделила многовидовые растительные сообщества, то есть за счет отказа от монокультуры и перехода к поликультурному земледелию. В связи с этим смешанные посевы становятся важнейшим резервом альтернативного пути интенсификации растениеводства.

Актуальность. Одним из путей ресурсосбережения в агрономии является изучение и интродукция новых растений, в том числе бобовых, не требующих дорогостоящих азотных удобрений. При этом для прогнозирования успешности культивирования того или иного вида необходимо знать специфику его возможностей, которые могут в полной мере проявляться только при соответствии уровня напряженности факторов среды этим требованиям. Объективными показателями продуктивности растений являются общая биомасса и хозяйственно-ценный урожай, но оценить реакцию растений на условия среды можно только в активном полевом эксперименте.

Поэтому разработка экологически безопасных способов управления биологической продуктивностью и качеством кормовых культур в различных по видовому составу и пространственной структуре агрофитоценозах, вполне актуальна.

Цель и задачи исследований. Целью исследований было разработать экологически чистые приемы создания высокопродуктивных одновидовых и смешанных агрофитоценозов амаранта и бобовых трав, позволяющих получать качественные корма, бороться с сорной растительностью и повышать эффективное плодородие почвы в лесостепной зоне РСО-Алания.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

♦ определить оптимальные способы посева и нормы высева семян при создании агрофитоценозов амаранта;

♦ определить влияние способов и норм посева амаранта на вынос сорняками питательных элементов из почвы и разработать экологически чистый прием борьбы с сорняками;

♦ определить влияние способов и норм посева на повышение фотосинтетической активности, продуктивности и энергоэффективности одновидовых посевов амаранта;

♦ выявить роль смешанных посевов амаранта с бобовыми травами в формировании симбиотического аппарата и обогащении почвы азотом;

♦ определить продуктивность и кормовые достоинства одновидовых и смешанных посевов амаранта и бобовых трав;

♦ выявить роль одновидовых и смешанных посевов амаранта и бобовых трав в обогащении почвы органическим веществом и питательными элементами;

♦ разработать экологически чистый способ возделывания амаранта на семена и силос;

♦ определить энергетическую эффективность возделывания амаранта и бобовых трав в одновидовых и смешанных посевах.

Научная новизна. Впервые в экологических условиях лесостепной зоны РСО-Алания изучена средообразующая роль амаранта и бобовых трав в однови-довьгх и смешанных посевах. Установлено влияние способов и норм высева на засоренность посевов, вынос сорняками питательных элементов из почвы и разработан экологически чистый способ борьбы с сорняками.

Определены продуктивность одновидовых и смешанных посевов амаранта и бобовых трав, кормовые достоинства, их роль в обогащении почвы органическим веществом и питательными элементами, разработан экологически чистый способ возделывания амаранта на семена и силос, позволяющий получать с одного поля в один год 1,6 т/га семян и 35,0 т/га зеленой массы.

Основные положения, выносимые на защиту:

♦ продуктивность, качество и средообразующая роль одновидовых посевов амаранта в зависимости от способов и норм посева;

♦ сравнительная продуктивность и качество одновидовых и смешанных посевов амаранта и бобовых трав;

♦ средообразующая роль одновидовых и смешанных посевов амаранта и бобовых трав;

♦ энергоэффективность посевов амаранта и бобовых трав.

Практическая значимость. Реализация результатов исследований позволила повысить продуктивность одновидовых посевов амаранта до 18,9 т/га зеленой массы и 1,70 т/га семян; бобовых трав до 11,2 т/га (клевер) и 24,2 т/га (донник); смешанных посевов амаранта и бобовых трав до 23,2 т/га (амарант + клевер) и 30,5 т/га (амарант + донник). Увеличить содержание белка до 17,9% (амарант -клевер), 18,0% (амарант + донник) и жира - 3,7 и 3,3% соответственно. Повысит средообразующую роль смешанных посевов, получать с одного поля 1,6 т/га се мян и 35,0 т/га зеленой массы амаранта и вывести новый сорт амаранта Иристон. Результаты исследований внедрены в учебно-научном центре ФГБОУ БашГАУ i на полях экспериментального сельскохозяйственного научного кооператива «Ап рель-А» (ЭКСХН) Кировского района РСО-Алания.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и одобре ны на 9 Международных научно-практических конференциях: г. Алушта, 2001 гг.; Москва-Пущино, 2001, 2003 гг.; Минск, 2003 г.; Воронеж, 2003 г.; Владикав каз, 2004, 2011 гг.; Всероссийских: Москва, 2007 г.; Грозный, 2011 г.; региональ ных: Владикавказ, 2002 г.; Нальчик, 2011 г., а также на научно-практически конференциях сотрудников Горского ГАУ, на совместном заседании кафедр аг рономического факультета.

Результаты, исследований подтверждены 4 патентами на изобретения и 1 ав торским свидетельством: патенты: № 221790. Б.№15, М., 2003; № 2223056. Б_№21, М., 2004; № 2356206. М., 2009; № 5791. М., 2011 и авторское свидетельст во на сорт амаранта Иристон № 52769. М., 2011.

По теме диссертации опубликовано 14 работ общим объемом 2,26 пл., в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК РФ - 2 и 4 патента на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 189 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций производству. В тексте содержится 38 таблиц, 13 рисунков, 27 приложений. Список использованной литературы содержит 219 источников, в том числе 15 иностранных авторов.

Выражаю искреннюю благодарность руководству Северо-Кавказского НИИ горного и предгорного сельского хозяйства за предоставленную возможность проведения полевых опытов, а Заслуженного изобретателя РФ, Заслуженного деятеля науки РСО-Алания, доктора сельскохозяйственных наук, профессора С.А. Бекуза-рову за помощь в решении ряда методических вопросов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Объекты, условия и методика проведения исследований

Полевые исследования проводились на опытном поле ГНУ СевероКавказского НИИ горного и предгорного сельского хозяйства. Почва опытного участка - выщелоченный чернозем с содержанием гумуса 5,8%, легкогидролизуе-мого азота - 80 мг/кг, доступного фосфора - 118 мг/кг, обменного калия — 120 мг/кг, молибдена - 0,25 мг/кг, бора - 0,5 мг/кг почвы, рНсш, - 5,8-6,0.

Климатические условия места проведения исследований характерны для лесостепной зоны РСО-Алания, которая характеризуется средней годовой температурой 7,9°С, годовой суммой осадков 700-800 мм. Однако нередки и засухи, как из-за неравномерности распределения осадков по временам года, так и по причине дренирующего действия галечниковых отложений, залегающих близко к поверхности. Продолжительность безморозного периода - 175 дней.

Погодные условия в годы проведения исследований (2001-2004 гг.) характеризовались контрастностью. Наиболее засушливым был 2001 год всего осадков выпало 631,9 мм. 2002 и 2004 гг. отличались по количеству выпавших осадков — 145-148% от среднемноголетней нормы.

Объектами исследования были: амарант, клевер, люцерна, лядвенец рогатый, донник желтый и вязель. Предшественник - озимая пшеница. Площадь учетной делянки 10 м2, повторность - четырехкратная, размещение делянок рендомизиро-ванное. Агротехника соответствовала общепринятой для возделывания трав в данной зоне.

Опыт 1. Влияние способов посева и норм высева на продуктивность одно-видовых посевов амаранта. Схема опыта: 1. 6,6 млн. шт./га - 4,0 кг/га - 15 см; 2. 5,0 млн. шт./га - 3,0 кг/га - 15 см; 3. 3,3 млн. шт./га - 2,0 кг/га - 15 см; 4. 3,3 млн. шт./га - 2,0 кг/га - 45 см; 5. 2,5 млн. шт./га - 1,5 кг/га - 45 см; 6. 1,6 млн. шт./га -1,0 кг/га - 45 см.

Опыт 2. Влияние технологии возделывания амаранта на засоренность посевов. Схема опыта: 1. Предшественник — клевер (1 год посева); 2. Широкорядный посев амаранта с нормой высева, 1 кг/га; 3. Широкорядный посев амаранта с нормой высева 2 кг/га; 4. Рядовой посев амаранта с нормой высева 3 кг/га; 5. Ря-

5

довой посев амаранта с нормой высева 3 кг/га + опрыскивание спиртовой бардой -200 л/га.

Опыт 3. Продуктивность амаранта и бобовых трав в одновидовых и смешанных посевах. Схема опыта: 1. Амарант; 2. Клевер; 3. Люцерна; 4. Лядвенец рогатый; 5. Донник желтый; 6. Вязель; 7. Амарант + клевер; 8. Амарант + люцерна; 9. Амарант + лядвенец; 10. Амарант + донник; 11. Амарант + вязель. В одно-видовых посевах за контроль был принят посев лядвенца рогатого, а в смешанных — посев амаранта + вязель.

Опыт 4. Продуктивность амаранта сорта Иристон в зависимости от способа выращивания и срока уборки. Схема опыта: 1. Широкорядный (45 см) посев с нормой высева 2 кг/га с уборкой на семена при созревании 80% семян; 2. Широкорядный (45 см) посев с нормой высева 2 кг/га с уборкой на силос в фазе цветения; 3. Широкорядный (45 см) посев с нормой высева 2 кг/га с уборкой на силос с опрыскиванием минеральной водой; 4. Широкорядный (45 см) посев с нормой высева 2 кг/га с уборкой на семена при созревании 45% семян с опрыскиванием минеральной водой и уборкой на силос через 40 дней.

Закладку полевых опытов, наблюдения, оценку и учеты проводили в соответствии с методическими указаниями Б.А. Доспехова (1985). Фенологические наблюдения за ростом и развитием амаранта и бобовых трав по методике «Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (1989). Величину и активность симбиотического аппарата бобовых трав по Г.С. Посыпанову (1991). Площадь листовой поверхности по A.A. Ничипоровичу (1963). Учет урожая зеленой массы проводили методом учетных площадок.

Абсолютно сухое вещество в зеленой массе определяли весовым методом и содержание в нем: общего азота - по Къельдалю; фосфора, калия, кальция -колориметрическим методом; сырой протеин путем умножения показателей общего азота на коэффициент 6,25; жир — в аппарате Сокслета; сырую клетчатку - по методу Ганнеберга и Штомана; золу - методом сухого озоления растительного материала и БЭВ - путем вычитания из 100% сырого протеина, сырой клетчатки, золы и жира. Лабораторную всхожесть и энергию прорастания определяли по ГОСТу 12038-84, силу роста - ГОСТ 12040-74, массу 1000 зерен-ГОСТ 12042-80.

Учет количества корневых и стерневых остатков проводили методом рамочной выемки почвы по Н.З. Станкову (1964). Энергетическую эффективность возделывания одновидовых и смешанных посевов амаранта и бобовых трав рассчитывали по методике Г.С. Посыпанова и В.Е. Долгодворова (1995).

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методами корреляционного и дисперсионного анализов с использованием компьютера по Б.А. Доспехову (1985).

Результаты исследований.

Успех освоения одновидовых и смешанных средообразующих посевов во многом зависит от разработки экологически чистых, ресурсосберегающих технологий возделывания и системы эксплуатации посевов. 6

Полевая всхожесть в среднем за три года наблюдений оказалась достаточно низкой и колебалась по вариантам опыта от 34,2% до 38,7%, при этом она мало зависела от нормы высева, так в рядовых посевах варьирование составило в среднем за три года в пределах 1,4%, а в широкорядных - 0,5%.

В зависимости от способа посева варьирование полевой всхожести было несколько выше. На 2,7-4% полевая всхожесть на широкорядных посевах была выше, чем на рядовых. В среднем при одинаковой норме высева, но разной ширине междурядий полевая всхожесть была выше в широкорядных посевах на 2,6%.

Погодные условия года исследований оказывали более значимое влияние на полевую всхожесть. Самые низкие показатели полевой всхожести наблюдались в 2001 году - 31,8-36,9%, а самые высокие - во влажном 2002 году - 38,2-41,4%.

С увеличением нормы высева с 2 до 4 кг/га на рядовых посевах и с 1 до 2 кг/га на широкорядных сохранность растений амаранта снижалась на 6,3 и 3,4% соответственно (табл. 1).

Таблица 1 - Сохранность растений амаранта в течение вегетации (в ср. за 2001-2003 гг.).

Ширина междурядий, см Норма высева, кг/га Количество растений по фазам развития, шт/м Сохранность, %

ВСХОДЫ выметывание цветение молочно-восковая спелость уборочная спелость

15 4,0 226 221 189 174 165 73,0

3,0 179 172 149 135 130 72,6

2,0 118 116 105 97 92 79,3

45 2,0 126 126 113 108 104 82,5

1,5 96 97 88 85 82 84,5

1,0 62 64 59 57 55 85,9

Результаты проведенных полевых опытов свидетельствуют о том, что в вариантах с одинаковой нормой высева (2 кг/га), но с разной шириной междурядий (15 и 45 см) выживаемость была на 3,2% ниже в рядовых посевах.

Увеличение сохранности растений на более разреженных широкорядных посевах в вариантах с меньшей нормой высева связано с лучшими условиями роста во время вегетации - влагообеспеченностью, освещенностью и большей площадью питания.

Определили, что в одновидовых посевах в условиях лесостепной зоны РСО-Алания на выщелоченных черноземах с близким залеганием галечника амарант продуктивно произрастает, формирует урожай и завершает вегетационный период образованием семян за 105-120 дней.

Максимальная высота растений в среднем за годы исследований была на широкорядных посевах с нормой высева 1,5-2,0 кг/га и составила 161-163 см. С уменьшением нормы высева с 2,0 до 1,0 кг/га высота снижалась со 163 до 151 см.

В рядовых более загущенных посевах высота растений была ниже на 6-10 см, чем в широкорядных посевах. По нашим данным на рост растений амаранта оказывали влияние климатические условия, нормы и способы посева.

Максимальную высоту растений и максимальный линейный прирост в сутки мы отмечали в 2002 году, это указывает на более благоприятные климатические условия для роста растений в этом году (рис. 1).

Амарант достаточно чувствителен к дефициту влаги в начальный период вегетации.

Отр. Появл. мет. Нач. цвет. Кон. цвет. Нач. мол - Мол -воск. Уб. сп.

воск. сл. сп.

Рис. 1 - Рост растений амаранта в зависимости от способа и нормы посева (в ср. за 2001-2003 гг.).

За 10-15 дней до появления метелок рост растений резко возрастает, и в ите ге за фазу дает достаточно высокий прирост.

Степень засоренности посевов амаранта по вариантам опыта сильно варьи ровала от 13 до 55 шт./м2(табл. 2).

Таблица 2 - Влияние способов и норм посева на засоренность одновидовых посевов амаранта.

Ширина междурядий, см Норма высева, кг/га Количество сорняков, шт./м2 Масса сорняков, г/м2

2001 г. 2002 г. 2003 г. в средн. 2001 г. 2002 г. 2003 г. в средн.

15 4,0 22,1 44,3 24,7 30,4 18,3 83,5 21,5 41,1

3,0 23,3 48,4 28,3 33,3 22,7 89,8 33,8 48,8

2,0 27,2 55,2 31,7 38,0 23,7 97,4 36,4 52,5

45 2,0 13,2 22,1 14,6 16,6 16,5 35,5 18,2 23,4

1,5 17,5 27,2 21,4 22,0 22,6 43,7 23,5 29,9

1,0 24,7 30,3 26,1 27,0 28,8 54,8 32,6 39,1

Высокую засоренность посевов во всех вариантах опыта отмечали в 2002 году, наиболее благоприятном по влажности, когда сорняков было больше по сравнению с 2001 годом в рядовых посевах в 2 раза, широкорядных - 1,2-1,7 раза.

В среднем за три года исследований наименьшее количество сорняков отмечалось в варианте широкорядного посева и нормой высева 2,0 кг/га - 16,6 шт./м2 с массой 23,4 г/м2, наибольшее - в варианте рядового посева с нормой высева 2 кг/га - 38,0 шт./м2 с массой 52,5 г/м2, соответственно.

В рядовых посевах в среднем за три года с уменьшением нормы посева с 4,0 до 2,0 кг/га количество сорняков увеличивалось с 30,4 до 38,0 шт./м2, а их масса с 41,1 до 52,5 г/м2, в широкорядных ири уменьшении нормы посева с 2,0 до 1 кг/га количество сорняков возрастало с 16,6 до 27,0 шт./м2 и масса с 23,4 до 39,1 г/м2.

Вынос из почвы элементов питания сорными растениями наибольшим был на вариантах, где зафиксирован больший процент засоренности посевов. По азоту он составил в среднем за три года 5,57-12,5, фосфору - 0,66-1,47, калию - 6,7615,17 кг/га. Этого количества было бы достаточно для формирования 1,5 ц/га зерна озимой пшеницы по азоту, 0,6 ц/га - по фосфору, 2,6 ц/га — по калию. Наибольший вынос элементов питания отмечен сорняками вариантов с рядовым посевом: азота-9,78-12,5, фосфора- 1,15-1,47 и калия- 11,88-15,17 кг.

Разработанный нами экологически чистый способ борьбы с сорняками позволяет решить ряд проблем — снизить засоренность почвы, утилизировать отходы спиртовой промышленности — спиртовую барду и повысить урожайность последующей культуры - озимой пшеницы.

По средним данным за три года количество сорняков по вариантам опыта колебалось от 121 шт./м2 до 38 шт./м2 и массой 143,2-25,2 г/м2. При этом наибольшее количество их было на 2 варианте, широкорядный посев с нормой высева 1 кг/га - 121 шт./м2, с массой 143,2 г/м2.

Наименьшее - на 5 варианте, сплошной посев с нормой высева 3 кг/га + спиртовая барда - 38 шт./м2 - 25,2 г/м2 соответственно. При изменении способов посева и норм высева резко снижалось количество сорняков, а процент гибели повышался от 69,4% — 2 вариант, широкорядный посев с нормой высева 1 кг/га до 86,1% - 5 вариант, сплошной посев с нормой высева 3 кг/га + спиртовая барда. Это улучшало условия роста и развития растений амаранта и способствовало повышению урожайности последующей культуры (озимой пшеницы) - с 2,18 до 4,24 т/га. По-видимому, в результате повышения интенсивности микробиологических процессов в почве и улучшения режима минерального питания озимой пшеницы.

При увеличении нормы высева в рядовых посевах амаранта с 2,0 до 4,0 кг/га увеличивается площадь листьев и в фазу молочно-восковой спелости достигает 79,6-93,2 тыс. м2/га, а в широкорядных посевах при норме с 1,0 до 2,0 кг/га - 71,484,7 тыс. м2/га.

Наибольший показатель фотосинтетического потенциала отмечен во все годы, на всех вариантах в фазу молочной спелости — молочно-восковой спелости, а после прохождения этого периода наблюдается его резкое снижение в 2 раза.

Максимальная величина фотосинтетического потенциала составила в сред-

нем за 3 года 996,2-1206,9 тыс. м2/гахсутки в фазу молочно-восковой спелости. При этом на узкорядных посевах этот показатель колебался от 1064,0 до 1206,9 тыс. м2/га?<сутки, а на широкорядных от 915,0 до 1073,9 тыс. м2/гахсутки,

С уменьшением норм высева с 4 до 2 кг/га в рядовых посевах ФП снижается с 5,075 до 4,455 млн. м2/гахсутки, при снижении норм высева с 2 до 1 кг/га в широкорядных посевах с 4,655 до 4,032 млн. м2/гахсутки.

Суммарный фотосинтетический потенциал самым высоким был в более загущенном варианте - рядовой посев (4 кг/га) - 5,075 млн. м2/гахсутки, а минимальным — в самом разреженном варианте - широкорядный посев (1 кг/га) — 4,033 млн. м2/гахсутки.

Величина ЧПФ сильно колебалась по фазам развития. В фазу появления метелок - от 2,55 до 2,61 г/м2хсутки в рядовых посевах, а в широкорядных посевах от 3,14 до 3,38 г/м2хсутки. В фазу начало цветения она увеличилась в рядовых посевах в 1,8-1,9 раза, а в широкорядных 2,1-2 раза соответственно (рис. 2).

всходы - появл. нач. цвет. - цветение - мол.спел- мол.воск. появл. метелок- цветение мол. мол.воск. спел. -метелок нач.цвет. спелость спел. убор.

□ 15 см О 45 см

Рис. 2 - Динамика ЧПФ амаранта в зависимости от способов посева, г/м2хсутки, (в ср. за 2001-2003 гг.)

Оценивая варианты с одинаковой нормой высева, но с разным способом посева, установили, что во все фазы развития чистая продуктивность фотосинтеза была значительно выше в широкорядном посеве.

В широкорядных посевах во всех вариантах опыта мы наблюдали меньшую площадь листовой поверхности и меньший фотосинтетический потенциал. Однако показатель чистой продуктивности фотосинтеза в этих вариантах был значительно выше, по сравнению с показателями рядового посева.

Наиболее продуктивными посевы амаранта были в 2002 году - урожайность по вариантам опыта составила 18,9-20,5 т/га, а в 2001 году -16,1-17,1 т/га.

В среднем за годы исследований наибольшая урожайность зеленой массы получена в рядовом посеве с нормой высева 4 кг/га и составила 18,9 т/га. При этом прибавка по сравнению с худшим 6 вариантом (45 см - 1 кг/га) составила 1,4 т/га или 7,4% (табл. 3).

Таблица 3 - Урожайность зеленой массы и семян амаранта, т/га

(в ср. за 2001-2003 гг.).

Ширина междурядий, см Норма высева, кг/га Зеленая масса Семена

урожай ность, т/га прибавка урожай ность, т/га прибавка

т/га % т/га %

15 4,0 18,9 1,4 7,4 1,20 0,13 12,1

3,0 18,4 0,9 5,1 1,18 0,11 10,2

2,0 17,8 0,3 1,7 1,07 - -

45 2,0 18,3 0,8 4,4 1,61 0,54 50,5

1,5 17,9 0,4 2,2 1,70 0,63 58,9

1,0 17,5 - - 1,58 0,51 47,7

НСР 05 А* 0,15 0,04

НСРозВ** 0,18 0,05

НСР0}АВ*** 0,26 0,08

*А - ширина междурядий; **В- норма высева; ***АВ - совместное взаимодействие факторов.

Максимальный урожай семян в среднем за три года исследований получен в варианте широкорядного посева с нормой высева 1,5 кг/га и составил 1,7 т/га.

Минимальный урожай семян получен в рядовом посеве с нормой высева 2 кг/га и составил 1,07 т/га. Сравнивая варианты с нормой высева 2 кг/га, но разными способами посева установили, что урожай семян в широкорядном посеве превышал урожай узкорядного посева на 0,54 т/га.

Широкорядные посевы были более продуктивными по сравнению с рядовыми. Прибавка урожайности семян на этих вариантах составила 0,51-0,63 т/га или 47,7-58,9 %, против 0,11-0,13 т/га или 10,2-12,1% на рядовых посевах.

Следовательно, при широкорядном (45 см) посеве с нормой высева 1,5 кг/га можно получать 1,7 т/га семян амаранта в лесостепной зоне РСО-Алания.

Максимальной концентрацией сырого протеина - 17,03% на АСВ, сырого жира - 2,08% и сырой золы - 13,09% отличались посевы амаранта при наименьшей густоте стояния растений в варианте с шириной междурядий 45 см и нормой высева 1,0 кг/га. В этом же варианте отмечено наименьшее содержание сырой клетчатки - 24,31% и БЭВ - 43,49%. В более загущенных посевах в варианте с междурядьями 15 см и нормой высева семян 4 кг/га отмечается снижение содержания сырого протеина, сырого жира и сырой золы, которые достигают минимальных значений - 16,11%; 1,73 и 12,12%, соответственно.

Важным показателем технологического качества семян является масса 1000 семян.

Самая низкая масса 1000 семян была в рядовых посевах - 0,46-0,52 г. С увеличением ширины междурядий (45 см) масса 1000 семян повышалась до 0,56-0,59 г.

В конце вегетации на посевах амаранта остается большое количество корневых и пожнивных остатков. На широкорядных посевах накапливалось больше корней - 7,53-8,31 т/га, чем на рядовых посевах - 7,36-7,98 т/га.

С повышением нормы высева с 2 до 4 кг/га на рядовых посевах количество пожнивных остатков повышается с 1,71 до 2,03 т/га, а на широкорядных - с 1 до 2 кг/га —с 1,51 до 1,78 т/га, соответственно.

С уменьшением нормы высева в обоих способах посева наблюдали неуклонное снижение количества стерневой массы, что связано с меньшей густотой стояния растений.

В результате симбиотической азотфиксации клубеньковыми бактериями бобовых трав в почве накапливалось определенное количество легкогидролизуемо-го азота.

В среднем за 3 года исследований наибольшее количество азота накапливалось под одновидовыми посевами донника - 81,2 мг/кг. Под клевером и люцерной — 76,2 и 77,6 мг/кг, соответственно, наименьшее под посевом лядвенца рогатого - 69,2 мг/кг. Под смешанными посевами азота накапливалось значительно больше: амарант + клевер - 94,2 мг/кг, амарант + вязель - 85,2 мг/кг и амарант + люцерна - 83,8 мг/кг.

Продуктивность амаранта и бобовых трав в одновидовых посевах зависела как от вида бобовых трав, так и от климатических условий года.

В годы исследований урожайность амаранта колебалась от 16,5 до 19,1 т/га и превышала урожайность всех изучаемых бобовых трав за исключением донника желтого. В чистых посевах максимальная урожайность получена у донника желтого и изменялась по годам от 22,6 до 25,8 т/га. Наименьшая урожайность была у лядвенца рогатого — 6,5-8,3 т/га, соответственно.

Бобовые травы в смешанных посевах с амарантом образуют значительно большую зеленую массу, чем в чистых посевах. Это следует объяснить тем, что смешанные посевы лучше обеспечены факторами жизнедеятельности в силу большего пространственного и временного объема среды, из которой мобилизуются эти факторы. Так, в условиях засушливого лета 2001 года бобовые травы в совместных посевах с амарантом превысили урожайность по сравнению с чистыми посевами: клевера на 10,9 т/га, люцерны - 3,8 т/га, лядвенца рогатого - 13,0, донника желтого - 6,9, вязеля - 10,0 т/га. В 2002 и 2003 годах сохранилась аналогичная закономерность.

Это следует объяснить тем, что в бобово-злаковых фитоценозах продуктивность злакового компонента повышается под влиянием биологического азота, трансформированного из атмосферного воздуха клубеньковыми бактериями бобового компонента.

В среднем за 3 года исследований смешанные посевы амаранта с бобовыми значительно превышали урожайность чистых посевов бобовых трав: клевера на

12,0, люцерны - 5,4, лядвенца - 14,9, донника желтого - 6,3 и вязеля на 11,3 т/га (табл. 4).

Таблица 4 - Продуктивность амаранта и бобовых трав в одновидовых и смешанных посевах (в ср. за 2001-2003 гг.).

Ж О X (в Прибавка « о 5 й Прибавка

№ Одновидовые посевы Урожай зеле 1 массы, т/г т/га % Смешанные посевы <ц ^ со ^ § а Й 3 о, >. т/га %

1. Амарант 18,0 10,6 143,2

2. Клевер 11,2 3,8 51,3 Амарант+клевер 23,2 3,7 19,1

3. Люцерна 16,4 9,0 121,6 Амарант+люцерна 21,8 2,3 11,8

4. Лядвенец рогатый 7,4 - - Амарант+лядвенец 22,3 2,8 14,4

5. Донник желтый 24,2 16,8 227,0 Амарант+донник 30,5 11,0 56,4

6. Вязель 8,2 0,8 10,8 Амарант+вязель 19,5 - -

Следовательно, продуктивность смешанных посевов бобовых трав с амарантом превышает продуктивность одновидовых посевов бобовых трав на 5,4-14,9 т/га.

При этом оптимальными бобовыми компонентами для амаранта по продуктивности и качеству урожая являются клевер, донник и люцерна. По годам исследований урожайность смешенных посевов: амарант + клевер превышала урожайность чистого посева амаранта на 4,7-5,6 т/га и урожайность чистого посева клевера на 10,9-13,0 т/га; амарант + люцерна на 2,4-4,8 и 3,8-6,6 т/га; амарант + донник на 8,5-9,9 т/га и 6,0-6,7 т/га, соответственно.

В исследуемых кормовых травах содержание белка резко менялось в зависимости от влажности. Так, в 2001 году содержание белка колебалось от 12,4 до 18,0%. При этом наибольший процент белка содержали зеленая масса люцерны -18,0% и амаранта - 17,8%, наименьший вязеля - 12,4%.

В среднем за 3 года исследований максимальные показатели качества корма в чистых посевах достигли: содержание белка - 17,5% у люцерны; БЭВ и жира -47,9% и 3,4%, соответственно, у клевера; золы - 12,6% у лядвенца (табл. 5).

Минимальное содержание этих веществ было: белка - 12,0% у вязеля; БЭВ -44,3% у амаранта; золы - 10,8% у донника желтого; клетчатки - 23,1% у люцерны и жира - 1,7% у амаранта.

Смешанные посевы по сравнению с одновидовыми посевами бобовых трав повысили содержание белка (в среднем за 3 года): амарант + клевер на 5,2%; амарант + люцерна - 2,9; амарант + лядвенец - 1,4; амарант + донник - 4,2; амарант + вязель — 2,3%.

По содержанию белка лучшими были посевы амарант + клевер, амарант + люцерна и амарант + донник, превысившие содержание белка посева амарант + вязель (контроль) в среднем затри года на 3,6; 6,1 и 3,7%, соответственно.

Таблица 5 - Кормовые достоинства сухой массы амаранта и бобовых трав (в ср. за 2001-2003 гг.).

№ Культуры Сухое вещество % от АСВ

% т/га сырой белок БЭВ клетчатка жир зола

одновидовыс посевы

1. Амарант 25,8 4,65 16,8 44,3 24,7 1,7 12,4

2. Клевер 21,9 2,45 12,7 47,9 23,7 3,4 12,2

1 :>. Люцерна 24,3 3,98 17,5 44,5 23,1 3,0 11,8

4. Лядвенец рогатый 22,8 1,66 13,5 44,7 26,4 2,8 12,6

5. Донник желтый 24,7 5,98 13,8 44,9 27,9 2,6 10,8

6. Вязель 23,7 1,94 12,0 45,2 28,4 2,9 11,4

смешанные посевы

1. Амарант + клевер 24,4 5,65 17,9 41,4 24,9 3,7 12,0

2. Амарант + люцерна 25,4 5,53 20,4 39,9 24,2 3,6 П,9

п :>. Амарант + лядвенец 23,9 5,34 14,9 44,2 26,0 2,7 12,2

4. Амарант + донник 25,4 7,74 18,0 39,3 27,5 3,3 11,8

5. Амарант + вязель 24,2 4,64 14,3 42,4 28,0 2,9 12,3

Содержание жира в смешанных посевах повысилось на 0,3% амарант + клевер по сравнению содержанием в чистом посеве клевера; на 0,6% амарант + люцерна по сравнению с люцерной и на 0,7% амарант + донник по сравнению с донником.

Следовательно, при правильном подборе компонентов травосмесей с учетом критериев их совместимости смешанные посевы позволяют получать больше белка и жира с гектара.

Важна роль одновидовых и смешанных посевов амаранта и бобовых трав в накоплении органического вещества.

Масса корневых остатков в чистых посевах амаранта и бобовых трав колебалась от 8,21 т/га (донник желтый) до 3,22 т/га (лядвенец рогатый). По сравнению с лядвенцем рогатым (контроль) количество корневых остатков было больше в посевах: амаранта на 5,48 т/га; клевера - 2,5; люцерны - 3,88; донника желтого - 4,99 т/га.

В среднем за 3 года наибольшее количество корневых и стерневых остатков накапливалось после амаранта - 9,97 т/га. Из бобовых - после донника желтого -10,47, люцерны - 8,95 и клевера - 7,28 т/га.

Следует также отметить, что количество корневых остатков в чистых посевах амаранта и бобовых трав значительно превосходило количество стерневых остатков: у люцерны в 5,5 раз; клевера и лядвенца рогатого - 4,8; амаранта и вязеля — 4,7; донника желтого - 4,4 раза.

Количество корневых и стерневых остатков после смешанных посевов значительно превосходит таковые после одновидовых посевов бобовых трав.

В среднем за 3 года большее количество корневых и стерневых остатков после себя оставляли бинарные посевы клевера и донника с амарантом - 13,12 и 14,91 т/га (рис. 3). Коэффициент пожнивно-корневых остатков колебался в преде-

корн.остат. стерн.остат. корн и

стерн.остат.

Рис. 3 — Накопление органических остатков в почве смешанными посевами амаранта и бобовых трав (в слое 0-50 см), т/га (в ср. за 2001-2003 гг.).

Поэтому при формировании высокопродуктивных агроценозов следует учитывать, что лучшими компонентами для амаранта являются клевер, люцерна и донник желтый. Они лучше повышают плодородие почв.

В среднем за три года с корневыми и стерневыми остатками чистых посевов бобовых трав и амаранта в почву поступало органических веществ от 4,32 т/га (лядвенец рогатый) до 10,47 т/га (донник желтый), которые содержали азота от 49,8 кг/га (амаранта) до 206,2 кг/га (донник желтый) (табл. 6).

В среднем за три года наибольшее количество азота накопилось под посевами люцерны - 218,4 кг/га, донника желтого - 206,2 и клевера 167,4 кг/га.

Больше фосфора накапливалось с органическими остатками: люцерны — 31,1 и донника желтого - 38,7 кг/га, несколько меньше накопилось с остатками амаранта - 21,9 кг/га, клевера - 21,8 кг/га.

Содержание калия в органических остатках одновидовых посевов колебалось от 58,3 (лядвенец) до 127,4 кг/га (донник), что значительно больше, чем содержание фосфора.

Таблица 6 - Поступление в почву питательных веществ с органическими остатками трав (в ср. за 2001-2003 гг).

№ Культуры Масса корневых и стерневых остатков, т/га Азот, кг/га Фосфор, кг/га Калий, кг/га Кальций, кг/га

одновидовые посевы

1. Амарант 9,97 49,8 21,9 79,8 89,7

2. Клевер 7,28 167,4 21,8 94,6 87,4

л. Люцерна 8,95 218,4 31,1 116,5 89,4

4. Лядвенец рогатый 4,32 77,8 21,6 58,3 56,2

5. Донник желтый 10,47 206,2 38,7 127,4 147,1

6. Вязель 4,65 97,7 23,3 63,7 54,9

смешанные посевы

1. Амарант + клевер 13,12 196,8 39,3 183,7 144,3

2. Амарант + люцерна 12,14 242,8 47,3 170,1 145,7

3. Амарант + лядвенец 12,24 128,5 49,8 156,6 146,9

4. Амарант + донник 14,91 223,4 59,6 180,0 220,7

5. Амарант + вязель 11,20 145,6 44,8 140,0 145,6

Максимальное количество кальция в почве накапливалось до 147,1 кг/га (донник желтый), минимальное после вязеля - 54,9 кг/га.

Смешанные посевы изучаемых бобовых трав с амарантом значительно отличались как по массе оставляемых органических остатков, так и по количеству питательных веществ.

Смешанные посевы амарант + клевер, амарант + люцерна, амарант + лядве-нец, амарант + донник и амарант + вязель превысили накопление азота на 29,4; 24,4; 50,7; 17,2 и 47,9 кг/га, соответственно, по сравнению с чистыми посевами клевера, люцерны, лядвенца, донника и вязеля. Это следует объяснить большим объемом органических остатков, оставляемых смешанными посевами.

Аналогичную закономерность отмечали и по накоплению фосфора в почве.

Наибольшее количество фосфора в среднем за три года накапливалось под посевами амарант + люцерна, амарант + лддвенец и амарант + донник, 47,3; 49,8 и 59,6 кг/га.

Накопление калия и кальция в почве с органическими остатками смешанных посевов шло аналогично накоплению азота и фосфора. Во все годы исследований калия накапливалось значительно больше под смешанными посевами от 140,0 до 183,7 кг/га, ■ чем под чистыми посевами амаранта и бобовых трав от 58,3 до 127,4 кг/га.

С целью укрепления кормовой базы для животноводства следует более широко использовать высококачественную зеленую массу амаранта. Однако его внедрение в производство сдерживается из-за отсутствия районированных сортов.

В связи с этим мы поставили перед собой задачу - вывести новый сорт амаранта, который бы превосходил по продуктивности районированный сорт Шун-тук. При этом новый сорт должен был обладать более высокой урожайностью и качеством (19,7% протеина).

Совместно с учеными СКНИИГПСХ нами выведен новый сорт амаранта Иристон (авторы: Бекузарова СЛ., Фарниев А.Т., Плиев М.А., Калицева Д.Т., КолодинаГ.В., 2011).

Он характеризуется высокой урожайностью зеленой массы и в сумме за два укоса дает 750 ц/га, что выше районированного сорта Шунтук на 30,7%. По сухому веществу превосходит стандарт на 25,2%. Масса 1000 семян за годы испытаний составлял 0,67 г, что выше стандарта на 0,2 г. Урожай семян 1,7 т/га, что на 0,14 т/га выше сорта Шунтук.

Отличительной особенностью сорта Иристон являются его качественные показатели кормовой массы: содержит 19,7% протеина (у районированного сорта 18,2%); сахар - 17,5% или на 0,5% выше стандартного сорта.

Сорт амаранта Иристон высокоадаптивный к условиям горных и предгорных территорий, отличается высокой облиственностью и более коротким, на 5 дней, вегетационным периодом. Использование нового сорта Иристон даст экономический эффект - 5-6 тыс. руб./га (Бекузарова С.А., Фарниев А.Т., Калицева Д.Т., Колодина Г.В., Плиев М.А., 2011).

Растения амаранта имеют высокий коэффициент размножения. При норме высева 1,5-2,0 кг/га амарант дает урожай семян от 3 до 23 ц/га (в случае уборки 80% созревших семян). При минимальном урожае 1,5 ц/га (при созревании 4550% семян) коэффициент размножения остается достаточно высоким - 100.

При уборке амаранта на семена (4 вариант), урожай семян составил 1,6 т/га, что на 0,2 т/га ниже по сравнению с 1 вариантом (табл. 7). После опрыскивания минеральной водой вегетирующих растений и уборке через 40 дней на силос урожай зеленой массы составил 35 т/га, что на 10 т/га ниже по сравнению с 3 вариантом.

Таблица 7 - Продуктивность амаранта сорта Иристон в зависимости от

№ Варианты Урожай семян, т/га Урожай зеленой массы, т/га Содержание протеина, % Содержание клетчатки, %

1. Уборка амаранта на семена при созревании 80% 2 кг/га 1,8 - - -

2. Уборка амаранта на силос в фазе цветения (без опрыск.) - 2 кг/га - 30 3,0 5,5

3. Уборка амаранта на силос в фазе цветения (с опрыск.) - 2 кг/га. - 45 3,5 5,8

4. Уборка амаранта на семена при созревании 45% с опрыск. - 2 кг/га и через 40 дней на силос. 1,6 35 3,5 6,2

НСР05 2,56

Однако за счет получения с одного поля в год семян амаранта и силосной массы в сумме урожай получается выше, упрощается способ возделывания амаранта, значительно снижаются затраты.

При возделывании амаранта на семена и силос уборку проводили в две фазы: на семена - при созревании 45% семян скашивали на высоте 60-70 см; опрыскивали после уборки на семена вегетирующие растения минеральной водой 350 л/га и через 40 дней убирали на зеленую массу.

Данный способ позволяет одновременно получить семена 1,6 т/га и силосную массу 35 т/га с высоким содержанием протеина. Такой способ возделывания амаранта сорта Иристон экономически более приемлем.

Возделывание бобовых и мятликовых трав должно быть целесообразным и энергетически выгодным.

Поэтому, на выщелоченных черноземах лесостепной зоны РСО-Алания из изучаемых трав в чистом виде предпочтительно возделывать донник желтый, амарант и люцерну. Так как они дают самый высокий чистый энергетический доход 79,35; 56,32; 47,95 ГДж/га и самую низкую энергетическую себестоимость 1 т АСВ -3,05; 3,92 и 4,41 ГДж.

Следует отметить, что смешанные посевы значительно превосходили чистые посевы амаранта и бобовых трав по производительности, здесь чистый энергетический доход составил от 56,64 (амарант + вязель) до 109,04 (амарант + донник) ГДж/га, что в 4-1,4 раза больше, чем в чистых посевах вязеля и донника.

КЭЭ смешанных посевов: амарант + клевер, амарант + люцерна, амаранта + лядвенец, амарант + донник и амарант + вязель был выше КЭЭ чистых посевов бобовых трав на 2,9; 1,5; 3,1; 1,4 и 2,2 единиц, соответственно.

Энергетическая себестоимость 1 т АСВ смешанных посевов амарант + клевер, амарант + люцерна, амарант + лядвенец, амарант + донник и амарант + вязель снизилась по сравнению с энергетической себестоимостью АСВ чистых посевов клевера, люцерны, лядвенца, донника и вязеля на 3,99; 1,17; 6,96; 0,59 и 4,94 ГДж/т.

Следовательно, при подборе компонента для смешанного посева амаранта с бобовыми травами более предпочтительны клевер, люцерна и донник. Такие посевы дают наибольший чистый энергетический доход - 75,44; 74,72 и 109,04 ГДж/га, соответственно и самую низкую энергетическую себестоимость 1 т АСВ 3,25; 3,24 и 2,46 ГДж, соответственно.

ВЫВОДЫ

1. Способы посева и нормы высева амаранта влияли на полевую всхожесть и выживаемость растений. На широкорядных посевах (45 см) всхожесть была на 2,7-4,0% выше, а выживаемость растений на 3,2% по сравнению с рядовыми посевами. С увеличением нормы высева с 2 до 4 кг/га (15 см) и с 1 до 2 кг/га (45 см) сохранность растений снижалась на 6,3 и 3,4%, соответственно; максимальная высота растений была на широкорядных посевах (норма высева 1,5-2 кг/га) - 161163 см.

2. Количество сорняков и вынос ими питательных веществ из почвы зависели от способа посева и нормы высева. На рядовых посевах отмечали 30,4-38,0 шт./м2 сорняков с массой - 41,1-52,5 г/м2, а на широкорядных - 16,2-27,0 шт./ м2 с массой 23,4-39,1 г/м2. Сорняки выносили из почвы: азота - 5,57-12,5 кг/га; фосфора - 0,66-1,47; калия - 6,76-15,17 кг/га. При этом вынос сорняками с рядовых посевов был больше: азота на 1,4-1,8 кг/га, фосфора - 1,3-1,7 и калия - 1,6-1,8 кг/га.

3. Эффективным и экологически чистым способом борьбы с сорняками является посев амаранта рядовым способом с нормой высева 3 кг/га и опрыскивание посевов спиртовой бардой 200 л/га с последующей запашкой на сидерат. При этом количество сорняков снижалось с 121 до 38 шт./м2, их масса с 143,2 до 25,2 г/м2, а урожайность последующей культуры - озимой пшеницы повышалась до 4,24 т/га.

4. При обоих способах посева с увеличением нормы высева площадь листьев увеличивается, достигая в фазу молочно-восковой спелости 93,2 тыс. м2/га (при 15 см). Суммарный показатель ФП самым высоким был в рядовом посеве (4 кг/га)

- 5,075 млн. м2/га*сутки, минимальным в широкорядном (1 кг/га) - 4,033 млн. м2/гахсутки. Величина ЧПФ самой высокой была в фазу цветения и колебалась 7,1-7,54 г/м2хсутки в рядовых и 7,08-7,72 г/м2хсутки в широкорядных.

5. Максимальная урожайность зеленой массы амаранта формировалась в рядовых посевах (4 кг/га) - 18,9 т/га, минимальная - в широкорядном (1 кг/га) - 17,5 т/га; по урожайности семян более продуктивными были широкорядные посевы (1,5 кг/га) - 1,7 т/га, менее - рядовые посевы (2 кг/га) - 1,07 т/га.

6. Способы посева и нормы высева влияли на качество зеленой массы и семян амаранта. В зеленой массе с широкорядных посевов больше содержалось сырого протеина - 17,03%, жира - 2,08%, сырой золы - 13,9%, а содержание сырой клетчатки и БЭВ, наоборот, в рядовых посевах - 25,22 и 44,82%, соответственно; у семян с широкорядных посевов были выше: всхожесть на 7-8%, энергия прорастания - 7-8%, сила роста - 8-9% и масса 1000 семян на 0,07-0,1 г.

7. Одновидовые посевы амаранта накапливали больше корневых остатков в широкорядных посевах - 7,53-8,31 т/га, а пожнивных в рядовых - 1,71-2,03 т/га при коэффициенте 0,51-0,55.

8. Смешанные посевы амаранта с бобовыми травами значительно больше (на 5,6-18,0 мг/кг) накапливали в почве азота по сравнению с одновидовыми посевами и формировали более высокий урожай зеленой массы от 19,5 до 30,5 т/га, что на 5,4-12,0 т/га выше урожайности одновидовых.

9. По качеству сухого вещества смешанные посевы значительно превосходили одновидовые: содержание белка - 14,3-20,4% и жира - 2,7-3,7%. Лучшими по содержанию белка и жира были посевы: амарант + клевер, амарант + люцерна, амарант + донник, которые превысили посевы амарант + вязель (контроль) по белку на 3,6; 6,1; 3,7% и жиру - на 0,8; 0,7 и 0,4% соответственно.

10. Наибольшее количество пожнивных и корневых остатков из одновидовых посевов накапливалось после амаранта - 9,97 т/га, донника - 10,47, люцерны

- 8,95 и клевера - 7,28 т/га. Из смешанных посевов амарант + клевер и амарант +

донник - 13,12 и 14,91 т/га, коэффициент пожнивно-корневых остатков колебался при этом в пределах 0,49-0,57.

11. С пожнивно-корневыми остатками одновидовых посевов в почву поступало: азота - 49,8-206,2 кг/га; фосфора - 21,6-38,7; калия - 63,7-127,4 и кальция -54,9-147,1 кг/га; с остатками смешанных посевов значительно больше: азота -128,5-242,8, фосфора - 44,8-59,6, калия - 140-183,7 и кальция - 145,6-220,7 кг/га.

12. При уборке амаранта на семена при их созревании до 45%, опрыскиванием вегетирующих растений минеральной водой 350 л/га и последующей через 40 дней уборкой на корм, получили с одного поля 1,6 т/га семян и 35 т/га зеленой массы.

13. Энергетическая эффективность возделывания амаранта зависела от способа и нормы посева. В рядовых посевах (4 кг/га) и широкорядных (2 кг/га) получен наибольший чистый энергетический доход- 52,76 и 52,61 ГДж/га, КЭЭ - 2,81, БЭК - 3,81. Смешанные посевы амаранта и бобовых трав имели значительное преимущество перед одновидовыми: ЧЭД достигал 109,04 ГДж/га, КЭЭ - 5,7; БЭК - 6,7; энергетическая себестоимость сухой массы - 2,46 ГДж/т против одновидовых посевов - ЧЭД - 79,35 ГДж/га, КЭЭ - 4,3; БЭК - 5,3; энергетическая себестоимость -3,05 ГДж/т.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для получения урожая зеленой массы амаранта 23,2-30,5 т/га с высоким содержанием белка 17,9-20,4%, жира 3,3-3,7% и стабилизации плодородия выщелоченных черноземов лесостепной зоны РСО-Алания необходимо создавать смешанные посевы с междурядьями (15 см) и нормой высева амарант + клевер (2:6 кг/га), амарант + люцерна (2:7 кг/га) или амаранта + донник (2:7 кг/га).

2. Для снижения засоренности поля с 30,6% до 13,9% и повышения урожайг ности последующей культуры — озимой пшеницы до 4,24 т/га следует высевать амарант рядовым способом (15 см) с нормой высева 3 кг/га, опрыскивать вегети-рующие растения в фазу начало цветения спиртовой бардой - 200 л/га и запахивать в качестве зеленого удобрения.

3. Для получения в один год с одного поля 1,6 т/га семян и 35 т/га зеленой массы амаранта следует высевать сорт Иристон широкорядно (45 см) с нормой высева 2 кг/га. При созревании 45% семян производить уборку на семена на высоте 60-70 см, после уборки семян вегетирующие растения опрыскивать минеральной водой - 350 л/га и через 40 дней скашивать на зеленую массу.

Список опубликованных работ по теме диссертации

В изданиях рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ

1. Калицева Д.Т. Роль амаранта и бобовых трав в накоплении органического вещества в почве. / А.Т. Фарниев, Д.Т. Калицева, A.A. Сабанова // Известия Горского ГАУ Т. 48. Ч. 1. - Владикавказ, 2011. - С. 40-44.

2. Калицева Д.Т. Урожайность и кормовые достоинства амаранта и бобовых трав в чистых и смешанных посевах. / А.Т. Фарниев, Л.Б. Соколова, Д.Т. Калицева, A.A. Сабанова // Известия Горского ГАУ. - Т. 49. Ч. 1,2. - Владикавказ, 2012. - С. 65-70.

В материалах Международных научных конференциях и других изданиях.

3. Калицева Д.Т. Подбор травосмесей для биологического земледелия. / А.Т. Фарниев, Д.Т. Калицева, A.A. Сабанова // «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования». IV Международный симпозиум Том III. - Москва-Пущино, 2001. - С. 359.

4. Калицева Д.Т. Полевая всхожесть и сохранность растений амаранта в зависимости от норм и способов посева. / А.Т. Фарниев, Д.Т. Калицева, С.К. Гагиев // «Нетрадиционные растения. Эниология. Экология и здоровье». Материалы XI Междунар. симпозиума. - Алушта. Симферополь, 2002.-С. 510-511.

5. Калицева Д.Т. Экологически чистый способ борьбы с сорной растительностью. / А.Т. Фарниев, С.А. Бекузарова, Д.Т. Калицева // Вестник науч. трудов молод, ученых Горского ГАУ. Вып. 1. - Владикавказ, 2003. - С. 9-11.

6. Калицева Д.Т. Значение бобовых трав в повышении продуктивности фи-тоценозов. / А.Т. Фарниев, Д.Т. Калицева, A.A. Сабанова // «Флористические исследования Северного Кавказа». Матер. Всеросс. науч. конф. по-свящ. 85-лет. юбилею Глушко А.И. -Грозный, 2011. - С. 237-244.

7. Калицева Д.Т. Технология возделывания амаранта на семена и силос. / А.Т. Фарниев, С.А. Бекузарова, Д.Т. Калицева, A.A. Сабанова // Матер. Межвузов, науч.-практ. конф. посвящ. 75-летию первого ректора КБСХА, док. биол. наук, проф., Заслуж. деят. науки РФ, КБР, Р.Адыгея. Фиапшева Б.Х.-Нальчик, 2011. -С. 34-35.

8. Калицева Д.Т. Продуктивность и качество амаранта и бобовых трав в чистых и смешанных посевах. / А.Т. Фарниев, Д.Т. Калицева, A.A. Сабанова // «Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ре-сурсосбер. иновац. технологии». Материалы Междуи. научн.-произв. конф. к 80-летию Тезиева Т.К. Ч. 2. - Владикавказ, 2011. - С. 42-44.

9. Калицева Д.Т. Экологические аспекты использования амаранта против сорных растений. / А.Т. Фарниев, Д.Т. Калицева, A.A. Сабанова, Ф.Р. Агузарова // «Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки». Материалы VII Междун. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. - Владикавказ, 2011. - С. 154-157.

Патенты

10. Способ подбора бобовых трав для смешанных посевов. / С.А. Бекузарова, А.Т. Фарниев, Д.Т. Калицева, Э.К. Байсангуров // Патент РФ № 2217901. -Б. № 34.-М., 2003.

11. Способ борьбы с сорной растительностью в биологическом земледелии. / С.А. Бекузарова, А.Т. Фарниев, Д.Т. Калицева, В.В. Чихтисова //Патент РФ №2223056.-Б. №21.-М., 2004.

12. Способ возделывания амаранта на семена и силос. / C.B. Кадыров, Д.И. Щедрина, С.А. Бекузарова, А.Т. Фарниев, Д.Т. Калицева, М.А.Хетагурова //Патент РФ № 2356206. - Б. № 15. - М., 2009.

13. Сорт амаранта «Иристон» / С.А. Бекузарова, А.Т. Фарниев, Д.Т. Калицева, Г.В. Колодина, М.А. Плиев // Патент РФ на селекционное достижение № 5791. Амарант «Иристон». - М., 2011.

14. Амарант сорт «Иристон» / С.А. Бекузарова, А.Т. Фарниев, Д.Т. Калицева, Г.В. Колодина, М.А. Плиев // Авторское свидетельство № 52769 выд. в соотв. с реш. ФГУ «Госсорткомиссия». - М., 2011.

Сдано в набор 14.04.12г., подписано в печать 14.04.12г. Гарнитура Тайме. Печать трафаретная. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №230.

Типография ООО НПКП «МАВР», Лицензия Серия ПД №01107, 362040, г. Владикавказ, ул. Августовских событий, 8, тел. 44-19-31

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Калицева, Диана Тотразовна, Владикавказ

61 12-6/529

ФГБОУ ВПО

«ГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАЛИЦЕВА ДИАНА ТОТРАЗОВНА

ФОРМИРОВАНИЕ СРЕДООБРАЗУЮЩИХ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ АМАРАНТА И БОБОВЫХ ТРАВ

В РСО-АЛАНИЯ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук профессор А.Т. Фарниев

На правах пшописи

Владикавказ - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение 4

Глава 1. ФОРМИРОВАНИЕ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ

АМАРАНТА И БОБОВЫХ ТРАВ (обзор литературы) ... 9

1.1. Перспективная культура амарант, распространение и значение............................................................. 9

1.2. Агробиологические особенности амаранта.................. 14

1.3. Технология возделывания амаранта в одновидовых посевах ............................................................... 19

1.4. Продуктивность и значение одновидовых и смешанных посевов трав......................................................... 24

Глава 2. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ......... 33

2.1. Метеорологические условия места проведения исследований .................................................................. 33

2.2. Гранулометрическая и агрохимическая характеристика почвы.................................................................. 38

2.3. Методика проведения исследований.......................... 43

2.4. Агротехника проведения опытов............................ 47

Глава 3. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОДНОВИДОВЫХ

ПОСЕВОВ АМАРАНТА............................................ 49

3.1. Уровень обеспеченности амаранта влагой................... 49

3.2. Плотность почвы................................................... 52

3.3. Всхожесть и сохранность растений амаранта............... 54

3.4. Рост и развитие амаранта в одновидовых посевах......... 56

3.5. Влияние технологии возделывания на засоренность посевов амаранта в одновидовых посевах....................... 62

3.6. Экологически чистый способ борьбы с сорняками........ 66

Глава 4. ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ,

ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ОДНОВИДОВЫХ ПОСЕВОВ АМАРАНТА............................................. 72

4.1. Фотосинтетическая активность одновидовых посевов амаранта ................................................................... 72

4.2. Урожайность зеленой массы и семян......................... 78

4.3. Химический состав зеленой массы амаранта............... 82

4.4. Посевные и технологические качества семян амаранта в зависимости от способов и норм посева..................... 85

4.5. Накопление органических остатков одновидовыми посе-

вами амаранта...................................................... 87

4.6. Энергетическая оценка способов и норм посева амаранта в одновидовых посевах........................................ 92

Глава 5. СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ РОЛЬ ОДНОВИДОВЫХ

И СМЕШАННЫХ ПОСЕВОВ АМАРАНТА

И БОБОВЫХ ТРАВ................................................... 96

5.1. Влияние одновидовых и смешанных посевов амаранта и бобовых трав на формирование симбиотического аппарата и плодородие почвы......................................... 96

5.2. Продуктивность амаранта и бобовых трав в чистых и смешанных посевах................................................ 102

5.3. Кормовые достоинства сухой массы амаранта и бобовых трав в чистых и смешанных посевах........................... 108

5.4. Накопление органического вещества в почве амарантом

и бобовыми травами.............................................. 113

5.5. Поступление питательных веществ в почву с органическими остатками амаранта и бобовых трав.................. 120

5.6. Технология возделывания амаранта на семена и силос ... 127

Глава 6. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ВОЗДЕЛЫВАНИЯ АМАРАНТА И БОБОВЫХ ТРАВ..... 134

Выводы 141

Рекомендации производству 144

Список использованной литературы 145

Приложения 166

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время во многих странах мира пересматриваются основополагающие принципы ведения сельскохозяйственного производства. Одна из главных причин этого - игнорирование принципов биологического разнообразия в агрофитоценозах, проявившееся в переходе к монокультуре, которая представляет собой классический пример снижения гетерогенности агроэкосистем. Поэтому многие исследователи (Миркин, 1990; Прохоров, Ламан и др., 2005) пришли к выводу, что сельское хозяйство в будущем должно развиваться по пути, которым природа наделила многовидовые растительные сообщества, то есть за счет отказа от монокультуры и перехода к поликультурному земледелию. В связи с этим смешанные посевы становятся важнейшим резервом альтернативного пути интенсификации растениеводства.

Значительно возрос научный интерес к смешанным посевам значительно возрос в таких странах как Индия, Китай, Япония, Западная Европа, США и др. Очевидно, что через поликультуру можно решить многие проблемы, которые возникают при использовании монокультуры (снижение устойчивости к антропогенным воздействиям, уменьшение экономического дохода, сложности в борьбе с сорняками, болезнями и вредителями, снижение уровня продуктивности и качества получаемой продукции и т.д.).

Кроме того, смешанные агрофитоценозы по сравнению с одновидовыми более устойчивы к неблагоприятным погодным условиям.

Амарант относится к числу культур, которые отличаются высоким содержанием белка, незаменимых аминокислот, биологически активных веществ и антиоксидантов и, одновременно, высокими адаптационными свойствами. Сорта амаранта имеют большое практическое значение как перспективные кормовые, пищевые и лекарственные растения.

В то же время проблема увеличения производства растительного белка не может быть решена без увеличения производства бобовых трав, которые являются ценными источниками кормового белка, сбалансированного по аминокислотному составу. Бобовые культуры являются также хорошими предшественниками для последующих культур, обогащая почву азотом.

Однако посевная площадь кормовых культур с 1975 по 2005 год снизилась на 12,2 млн. га - с 37,8 до 25,6 млн. га (Коломейченко, 2010).

Актуальность. Разработка экологически безопасных способов управления биологической продуктивностью и качеством кормовых культур в различных по видовому составу и пространственной структуре агрофитоцено-зах, вполне актуальна.

Одним из путей ресурсосбережения в агрономии является изучение и интродукция новых растений, в том числе бобовых, не требующих дорогостоящих азотных удобрений. При этом для прогнозирования успешности культивирования того или иного вида необходимо знать специфику его возможностей, которые могут в полной мере проявляться только при соответствии уровня напряженности факторов среды этим требованиям. Объективными показателями продуктивности растений являются общая биомасса и хозяйственно-ценный урожай, но оценить реакцию растений на условия среды можно только в активном полевом эксперименте.

Цель и задачи исследований. Целью исследований было разработать экологически чистые приемы создания высокопродуктивных одновидовых и смешанных агрофитоценозов амаранта и бобовых трав, позволяющих получать качественные корма, бороться с сорной растительностью и повышать эффективное плодородие почвы в лесостепной зоне PCO-Алания.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

- определить оптимальные способы посева и норму высева семян при создании агрофитоценозов амаранта и выявить влияние этих факторов на влажность и плотность почвы;

- определить влияние способов и норм посева амаранта на вынос сор-

няками питательных элементов из почвы и разработать экологически чистый прием борьбы с сорняками;

- определить влияние способов и норм посева на повышение фотосинтетической активности, продуктивности и энергоэффективности одновидо-вых посевов амаранта;

- выявить роль смешанных посевов амаранта с бобовыми травами в формировании симбиотического аппарата и обогащении почвы азотом;

- определить продуктивность и кормовые достоинства одновидовых и смешанных посевов амаранта и бобовых трав;

- выявить роль одновидовых и смешанных посевов амаранта и бобовых трав в обогащении почвы органическим веществом и питательными элементами;

- разработать экологически чистый способ возделывания амаранта на семена и силос;

- определить энергетическую эффективность возделывания амаранта и бобовых трав в одновидовых и смешанных посевах.

Научная новизна. Впервые в экологических условиях лесостепной зоны РСО-Алания изучена средообразующая роль амаранта и бобовых трав в одновидовых и смешанных посевах. Установлено влияние способов и норм посева на плотность почвы, засоренность посевов, вынос сорняками питательных элементов из почвы и разработан способ борьбы с сорняками.

Определены продуктивность одновидовых и смешанных посевов амаранта и бобовых трав, кормовые достоинства, их роль в обогащении почвы органическим веществом и питательными элементами, разработан экологически чистый способ возделывания амаранта на семена и силос, позволяющий получать с одного поля 1,6 т/га семян и 35,0 т/га зеленой массы.

Основные положения, выносимые на защиту:

- условия формирования одновидовых агроценозов амаранта;

- фотосинтетическая активность и продуктивность одновидовых посевов амаранта в зависимости от способов и норм посева;

- качество зеленой массы, семян амаранта и его средообразующая

роль;

- сравнительная продуктивность и качество одновидовых и смешанных посевов амаранта и бобовых трав;

- средообразующая роль одновидовых и смешанных посевов амаранта и бобовых трав;

- энергоэффективность посевов амаранта и бобовых трав.

Практическая значимость. Реализация результатов исследований позволила повысить продуктивность одновидовых посевов амаранта до 18,9 т/га зеленой массы и 1,70 т/га семян; бобовых трав до 11,2 т/га (клевер) и 24,2 т/га (донник); смешанных посевов амаранта и бобовых трав до 23,2 т/га (амарант + клевер) и 30,5 т/га (амарант + донник). Увеличить содержание белка до 17,9% (амарант + клевер), 18,0% (амарант + донник) и жира - 3,7 и 3,3% соответственно. Повысить средообразующую роль смешанных посевов, получать с одного поля 1,6 т/га семян и 35,0 т/га зеленой массы амаранта и вывести новый сорт амаранта Иристон. Результаты исследований внедрены в учебно-научном центре ФГБОУ БашГАУ, на полях экспериментального сельскохозяйственного научного кооператива «Апрель-А» (ЭКСХН) Кировского района PCO-Алания.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и одобрены на 9 Международных научно-практических конференциях: г. Алушта, 2000, 2001 гг.; Москва-Пущино, 2001, 2003 гг.; Минск, 2003 г.; Воронеж, 2003 г.; Владикавказ, 2004, 2011 гг.; Всероссийских: Москва, 2007 г.; Грозный, 2011 г.; региональных: Владикавказ, 2002 г.; Нальчик, 2011 г., а также на научно-практических конференциях сотрудников Горского ГАУ, на совместном заседании кафедр агрономического факультета: агроэкологии и защиты растений, агрохимии и почвоведения, растениеводства, биологии, лесоводства.

Результаты исследований подтверждены 4 патентами на изобретения и 1 авторским свидетельством: патенты: № 221790. Б.№15, М., 2003; №

2223056. Б.№21, М., 2004; № 2356206. М., 2009; № 5791. М., 2011 и авторское свидетельство на сорт амаранта Иристон № 52769. М., 2011.

По теме диссертации опубликовано 14 работ общим объемом 2,3 пл., в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК РФ - 2 и 4 патента на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 189 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций производству. В тексте содержится 38 таблиц, 13 рисунков, 27 приложений. Список использованной литературы содержит 219 источников, в том числе 15 иностранных авторов.

Выражаю искреннюю благодарность руководству Северо-Кавказского НИИ горного и предгорного сельского хозяйства за предоставленную возможность проведения полевых опытов, а Заслуженного изобретателя РФ, Заслуженного деятеля науки PCO-Алания, доктора сельскохозяйственных наук, профессора С.А. Бекузарову за помощь в решении ряда методических вопросов.

Глава 1. ФОРМИРОВАНИЕ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ АМАРАНТА И БОБОВЫХ ТРАВ (обзор литературы)

1.1. Перспективная культура амарант, распространение и значение

Амарант (от греч. - вечный, неувядающий) - новая для России культура, привлекающая к себе внимание исследователей и практиков сельского хозяйства богатством и сбалансированностью белка, удивительно высокой урожайностью, повышенным содержанием витаминов, минеральных солей. В XXI веке это растение способно занять ведущее положение не только в качестве продовольственной и кормовой, но также и лекарственной культуры. Кроме того, в связи с ожидаемыми глобальными изменениями климата на Земле использование амаранта становится еще более актуальным благодаря его уникальной особенности приспосабливаться к различным условиям внешней среды (Чирикова Т.В., 1999).

Благодаря высокой ценности амарант еще в 1930 году академиком Н.И. Вавиловым был включен в число кормовых растений, подлежащих «незамедлительному и широкому введению в культуру в СССР», а в 1984 г. американская академия наук признала его наиболее перспективной культурой XXI века (Кононков П.Ф., Гинс В.К., 1996).

Население горных областей Индии и Непала считает, что амарант - рамадана (посланный богом) является сугубо местным растением (Иванченко Н.Н., 1989).

Возобновление интереса к амаранту относится уже к XX веку. В настоящее время он широко распространен в Северной и Южной Америке, Азии (Индия, Китай), Африке. Его стали изучать, возделывать и использовать в пищу в Европе. В нашей стране на необходимость применения в сельском хозяйстве амаранта как новой силосной культуры в программе использования мировых растительных ресурсов указывал академик Н.И. Вавилов еще в 1932 году (Данилов К.П., 1991; Чирикова Т.В., 1999).

В России посевы амаранта можно встретить в Чувашии, Калмыкии, Башкирии, Кубани, Поволжье, Татарии, Коми, Западной Сибири, на Дальнем Востоке, Черноземье. Во многих регионах России щирица - амарант представлена двенадцатью видами и его можно как кормовую, овощную, декоративную, лекарственную и техническую культуру успешно возделывать повсеместно.

Демографические данные свидетельствуют о динамике бурного роста населения. Ожидается, что к 2025 г. население Земли будет насчитывать 8,5 млрд. человек (Посыпанов Г.С., 2007). И это огромное количество людей необходимо обеспечить пищей, произвести которую может только сельское хозяйство. В связи с этим необходимо проводить целенаправленную работу по увеличению объемов продукции, разработке способов заготовки и хранения кормов, разработке технологий возделывания новых, экономически выгодных кормовых культур.

Урожай зеленой массы амаранта по основным почвенно-климатическим зонам России превышает на 20-30% продуктивность традиционной силосной культуры - кукурузы и составляет 500-800 ц/га (Середа П.Я. и др., 1992; Бобылев B.C., 2009). В оптимальных условиях при орошении и на участках с высоким уровнем плодородия, возможно, собирать 12001500 ц/га (Kehinde J.K., 1988). В степной части Кубани урожайность зеленой массы составляет - 295-450 ц/га, в Куйбышевской области - 260 ц/га, при поливе - 495 ц/га. При пожнивном посеве (в июле) в среднем 150 ц/га (Медведев П.Ф., 1981).

Исследования и результаты производственных испытаний в центральном ботаническом саду HAH Республики Беларусь показали, что в условиях республики можно получать до 800 и более центнеров высококачественной зеленой массы, обеспечивающей устойчивый выход 90-120 центнеров кормовых единиц с гектара (Лобан С.Е., Кухарева Л.В., Гиль Т.В., 2003).

По данным H.A. Ивановой, С.Ф. Шемет (2004) урожайность зеленой массы амаранта на орошаемых землях Ростовской области составляет в сред-

нем 80-90 т/га, что делает эту культуру незаменимой в кормопроизводстве.

Амарант превосходит традиционные зерновые и овощные культуры по содержанию питательных веществ, особенно белка и жира, причем белок амаранта особенно ценен, так как содержит оптимальное соотношение незаменимых аминокислот, а по содержанию лизина и серусодержащих аминокислот превосходит зерновые культуры (Кононков П.Ф., Гинс В.К., Гинс М.С., Котелкин И.М., 2006).

Американская Академия наук ещё в 1984 году признала амарант наиболее перспективной культурой XXI века (Беликова C.B. и др., 1990; Казарин В.Ф., 2003). Американские исследователи в таблицах пищевой ценности растительных белков отвели белку амаранта первое место - до пшеницы, сои, кукурузы, ячменя, грецких орехов (Ожиганова Г.У., Дегтярева И.А., 1989; Пинегин В .Г., 1990; Воронов Н.М., 1992; Сбитнева М.Н., 1996; Ярошевич М.И. и др., 1998; Бурыкина С.И. и др. 2000). Продовольственная комиссия ООН установила, что пищевая ценность белка амаранта составляет 75 баллов (для сравнения молока - 72, пшеницы - 57). По данным П. Устименко (1991) коэффициент переваримости протеина амаранта составляет - 75, жира - 19, клетчатки - 34, БЭВ - 66.

В зеленой массе амаранта метельчатого в зависимости от зоны и фазы роста содержится: воды 75-86%; сырого протеина 2,5-4,3%; жира 0,4-0,9%; клетчатки 3-5,5%; золы 2,4-4,5%; БЭВ 6,5-12,3%). На 100 кг массы приходится 7,2-16,3 кормовых единиц, 1,9-3,2 кг переваримого протеина (Медведев П.Ф., 1974, 1981). Зеленая масса амаранта в сравнении с кукурузой и суданской тра-

и Т"\ и

вой значительно отличается по протеину и клетчатки. В кормовой зрелости