Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ТРАНСФОРМАЦИИ АЗОТА В АГРОЭКОСИСТЕМАХ И УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА РАСТИТЕЛЬНОГО БЕЛКА ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ МНОГОЛЕТНИХ БОБОВЫХ И БОБОВО-ЗЛАКОВЫХ ТРАВ РАЗЛИЧНОГО ВИДОВОГО СОСТАВА В ЗЕРНОТРАВЯНЫХ СЕВООБОРОТАХ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ТРАНСФОРМАЦИИ АЗОТА В АГРОЭКОСИСТЕМАХ И УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА РАСТИТЕЛЬНОГО БЕЛКА ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ МНОГОЛЕТНИХ БОБОВЫХ И БОБОВО-ЗЛАКОВЫХ ТРАВ РАЗЛИЧНОГО ВИДОВОГО СОСТАВА В ЗЕРНОТРАВЯНЫХ СЕВООБОРОТАХ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ"

На ядррах рукописи

ТИМОШЕНКО Сергей Михайлович

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ТРАНСФОРМАЦИИ АЗОТА В АГРОЭКОСИСТЕМАХ И УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА

РАСТИТЕ Л ЬИО ГО БЕЛКА ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ МНОГОЛЕТНИХ БОБОВЫХ И БОБОВО-ЗЛАКОВЫХ ТРАВ РАЗЛИЧНОГО ВИДОВОГО СОСТАВА В ЗЕРНОТРАВЯНЫХ СЕВООБОРОТАХ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ

Специальность (№>01.09 - «растениеводство»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва - 2007

Диссертационная работа выполнена в Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны в 2004-2006 гг.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук профессор

Ведущая организация: ГОУ ВПО Российский Университет Дружбы Народов

Защита состоится 29 мая 2007 года в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 006-049.01 при Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны по адресу: 143026, Московская обл., Одинцовский район, п. Немчнновка - 1, ул. Калинина, дом I.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИСХ ЦРНЗ.

Автореферат разослан «» апреля 2007 года.

Ученый секретарь

Благовещенский Герман Викентьевнч

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук

Га фу ров Рафаэль Мухаметшинович

кандидат сельскохозяйственных наук Афанасьев;) Валентина Карловна

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Учитывая сложившуюся обостренную ситуацию в сельском хозяйстве, в целях более эффективного использования земли при дефиците материально-денежных средств, вопрос расширения посевов многолетних трав, особенно бобовых, следует считать приоритетным в проблеме кормопроизводства и сохранения почвенного плодородия. Возделывание многолетних бобовых трав в севооборотах позволяет производить высокопитательный корм для молочного животноводства при высокой продуктивности пашни, а также обеспечивает воспроизводство плодородия почв как за счет усиления накопления гумуса, так и биологического азота в почве, что обеспечивает значительное повышение урожайности возделываемых в севообороте зерновых и других культур.

Большое научное и практическое значение имеет уровень накопления биологического азота, в зависимости от видового состава многолетних бобовых трав, доли их в севооборотах. Особенно, в связи с проявлением так называемого «клеверо утомлен и я» почв в районах традиционного клеверосеяния и карликовой ветвистости люцерны на юге и юго-востоке России, что позволит значительно увеличить продуктивность сельхозугодий, обеспечить устойчивое развитие агроэкосистем, снизит энерго- и ресурсозатраты при производстве продукции.

Целью исследований является установление закономерностей формирования продуктивности культур в зернотравяных севооборотах, накопления биологического азота в агроэкосистемах, основанных на возделывании многолетних бобовых и бобово-злаковых трав различного видового состава на дерново-подзолистой сред несу глинистой почве.

Задачи исследований:

1, Изучить формирование продуктивности фит^гитт^^^Ниг'.........

вых и злаковых трав в одновидовых и смешанных посешхл ТнмНрЯЗ£®а

Г именйТе-Л- ч&яеаЯОВ» ЦНБ имени Н.И. Фонд научные лит^рз. )

2. Выявить зависимость накопления обшего азота и сырого белка в урожае от видового состава многолетних трав, возраста травостоя и укосности,

3. Определить размеры азотфпксашш однобидовых посевов многолетних бобовых трав методом сравнения с небобовой культурой и установить количество симбиотически связанного азота в урожае.

4. Определить баланс азота в зернотравяном севообороте при возделывании различных видов многолетних трав и их смесей.

5. Дать агроэнергетическую и экономическую оценку возделывания различных бобовых трав и их смесей. '

Научная новизна н практическая значимость. Впервые на средне-окультуренных дерново-подзол истых почвах Центрального Нечерноземья в условиях севооборота в одном опыте изучен широкий набор многолетних бобовых и бобово-злаковых смесей трав с разными темпами созревания и выявлены травосмеси, обеспечивающие высокую продуктивность и выровненность ее по годам пользования.

Впервые установлена и обоснована возможность получения высоких урожаев козлятника восточного уже в первый год пользования, за счет возделывания его в севообороте в смеси с клевером луговым или в составе тройной бобо-во-злаковой травосмеси с клевером и тимофеевкой.

Изучена азотфиксируюшая способность многолетних трав различного видового состава и выявлены условия ее максимального проявления. Определены размеры вовлечения в круговорот общею и симбиотически связанного азота и влияние его на состояние почвенного плодородия.

Показано, что для получения высоких стабильных и выровненных по годам урожаев многолетних трав в севооборотах зернокормового и зернотравяного направления необходимо возделывать широкий набор трав с участием клевера лугового, люиерны, лядвенца рогатого, козлятника восточного и тимофе-ефки луговой.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на заседаниях научно-технического совета НИИСХ ЦРНЗ п. Немчиновка 2004-2006 г, на научно-практической конференции - ВНИИ А, 2005г.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 172 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений производству, списка литературы, включающего 255 наименований (из них 29 иностранных) и приложений. Работа содержит 22 таблицы, 14 рисунков и 10 приложений.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 печатных работы.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Условия проведения исследований. Изучение поставленных вопросов проводилось в 2004-2006 годах во второй закладке многофакторного опыта, заложенного на экспериментальном поле НИИСХ ЦРНЗ в п, Немчиновка в 2003 году. Площадь учетной делянки 75 м1, расположение систематическое, повтор-ность 3-х кратная. Почва опытного участка дерново-подзол и стая средней степени о культу ревности. Мощность пахотного слоя — 20-22 см, содержание гумуса- 1,91 %> подвижного Р2Оз и К20 - 189 и 170 мг/кг почвы соответственно, рН солевой вытяжки - 5,5. Грунтовые водь) залегают на глубине более 3 метров.

В 2004-2006 гг. вегетационные периоды отличались повышенными значениями среднесуточных температур. В 2004 и 2005 году исследований влаго-обеспеченность была достаточной и даже превосходила средние многолетние показатели на 30-40 %. В 2006 году при среднесуточной температуре воздуха близкой к норме осадков выпало на 10 % меньше нормы.

Схема и методика исследований, в опыте изучались следующие факторы:

I. Различные виды бобовых и злаковых трав: клевер луговой, люцерна пе-строги бридная, лядвенец рогатый, козлятник восточный, тимофеевка луговая.

2. Состав травосмесей: а) одновидовые травостои; б) двух компонентные бобовые травостои: клевер луговой + люцерна нестроги бри дная, клевер луговой + лядвенец рогатый, клевер луговой + козлятник восточный; в) двух компонентные бобово-злаковые травостои: клевер луговой + тимофеевка луговая, люцерна пестрогибридная + тимофеевка луговая, лядвенец рогатый + тимофеевка луговая, козлятник восточный + тимофеевка луговая; г) трехкомпонентные бобово-злаковые травостои: клевер луговой + люцерна пестро гибридная + тимофеевка луговая, клевер луговой + лядвенец рогатый + тимофеевка луговая, клевер луговой + козлятник восточный + тимофеевка луговая.

3. Дозы и сроки внесения азотного удобрения на злаковых травостоях (табл. 1).

Таблица 1.

Дозы и сроки внесення минеральных удобрений.

Дозы азотных удобрений сроки

1-подкормка 2-подкормка 3-подкормка

N0 0 0 0

30 30 30

N,45 60 45 40

Илоо 90 60 50

Азотные удобрения вносились под тимофеевку луговую весной в начале отрастания и после каждого укоса.

Варианты опыта: 1. клевер луговой; 2. люцерна пестро гибридная; 3. лядвенец рогатый; 4, козлятник восточный; 5. клевер луговой + люцерна пестро-гибридная; 6. клевер луговой + лядвенец рогатый; 7. клевер луговой + козлятник восточный; 8. клевер луговой + тимофеевка луговая; 9. люцерна пестро гибридная + тимофеевка луговая; ] 0. лядвенец рогатый ■+■ тимофеевка луговая; 11, козлятник восточный + тимофеевка луговая; 12. клевер луговой + люцерна пестрогибридная + тимофеевка луговая; 13. клевер луговой + лядвенец рогатый + тимофеевка луговая; 14. клевер луговой + козлятник восточный + тимофеевка луговая; 15. тимофеевка без удобрений; 16. тимофеевка Ы^; 17. тимофеевка

Ым5; 18. тимофеевка N200.

В ходе исследований проводились следующие учеты и наблюдения:

- наблюдения за ботаническим составом травостоев перед каждым укосом;

. учет урожая сплошной поделяночный. Скашивание трав в одно видовых посевах проводили в фазу бутонизации начала цветения по каждому виду отдельно. На травосмесях - в фазу бутонизации и начало цветения бобового компонента (5-10 %).

- учет пожнивных остатков и массы корней в слоях почвы 0-20 см и 20-30 см определяли поСтанкову (1951).

- определение содержания элементов питания в урожае по каждому виду отдельно: азот - ГОСТ 50466-93, фосфор - ГОСТ 26657-97, калий - ГОСТ 3050497.

- возможный выход животноводческой продукции - по методике определения энергетической питательности кормов (Григорьев и др., 1990).

- аэотфикснруюшую способность различных видов многолетних трав в зависимости от возраста травостоя определяли методом сравнения со злаковой культурой (Трепачев,1981).

- агрохимические свойства почвы определяли по общепринятым методикам: гумус - по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91), рН потенциомет-рически (ГОСТ 265483-85), подвижный фосфор и калий по Кирсанову ГОСТ (26207-84).

- статистическая обработка урожайных данных проводилась по методике Б. А. Доспехова (1979).

- агроэнергетическую и экономическую оценку возделывасмых травостоев проводили в соответствии с методическими рекомендациями РАСХН и ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса (1995 г.; 2000 г.)

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Ботанический состав. Нами установлено, что из изучаемых травостоев в течение трехлетнего периода (б-укосов) одновидовые посевы бобовых трав были наименее устойчивы. На третий год пользования доля участия их в траво-

стое снижалось с 86-100 % до 55-63 %, в том числе клевера лугового — со 100 до 55 %. Предпочтительнее выглядели люцерна, лядвенец и козлятник. Их содержание к концу исследований составляло 59-63 % (рис, 1).

Общее содержание бобовых в двухкомпонентных смесях на третий год пользования оставалось высоким — 73-92 % в зависимости от состава, В двой* ных бобово-злаковых смесях наиболее успешно конкурировали с тимофеевкой козлятник и люцерна, на протяжении всего периода исследований поддерживающие долю своего участия на уровне 50-70 %. В тройных бобово-злаковых смесях от 1 к 3-му году пользований содержание люцерны, лядвенца и козлятника существенно возрастало - с 2-5 % до 23-43 %, а доля клевера снижалась с 68-69 % до 24-3$ %. Несмотря на это суммарное содержание бобового компонента в них составляло 52-67 % (рис. 1).

Одуванчик лекарственный засорял травостои практически во всех вариантах одноводовых посевов и в меньшей степени бобово-злаковые смеси. В од-новидовых посевах бобовых засоренность одуванчиком в первый год пользования изменялась от 3 до 21 % в зависимости от вида. Во 2-й год засоренность возрастала до 11-32 %, а на 3-й год достигала максимальных величин 37-45 %, вследствие изреживаемости травостоев. Двойные и тройные бобово-злаковые смеси успешно противостояли инвазии одуванчика и засорялись этим видом весьма незначительно - от 1 до 8 % в 1-й и от 1 до 9 % во 2-й и 3-й гады пользования.

Таким образом, благодаря положительной сукцессии между бобовыми компонентами обеспечивается доминирование бобовых трав в смешанных посевах в течение пользования травостоем. В двойных бобово-злаковых смесях положительная сукцессия с преобладанием бобового компонента проявлялась в смесях С люцерной и козлятником, а сукцессия с равной со злаковыми долей участия - в травосмеси с клевером и лядвенцем рогатым.

* 3 3 * в в Т Є 9 ІО 41 1Й 13

»рнянтш *

і л э * ее те а ю її іа ЇЇ і*

200« г.

Рис. 1. Динамика ботанического состава травостоев, % * - І, клевер луговой; 2. люиерна пестро гибридная, 3. ладееиец рогатый; 4. коїлятпик восточный; 5. клевер луговой + люиерна пестрогибридная; 6. клевер луговой + лядвенец рогатый; 7, клевер лотовой + кошатник восточный; 8. клевер луговой + тимофеевка луговая; 9. лкжерка пестрогибридная + тимофеевка луговая; 10, лядвенец рогатый + тимофеевка луговая; 11. козлятник восточный + тимофеевка луговая; 12. клевер луговой + люиерна пестро-гибридная + тимофеевка луговая; 13. клевер луговой + лядвенец рогатый •+ ти.чофеевка луговая; 14. клевер луговой -і- ко мятник восточный + тимофеевка луговая.

Урожайность. Урожайность сухого вещества трав и травосмесей за три года пользования в зависимости от видового состава изменялась от 14-66 до 2489 т/га. Максимальный уровень ее - 24-25 т/га создавался на вариантах двойных и тройных бобово-злаковых смесей с участием таких традиционных для Нечерноземья видов как клевер луговой, люцерна пестрогибридная, тимофеевка луговая. К ним следует отнести и вводимый в культуру козлятник восточный, который наилучшим образом проявлял себя в составе тройной бобово-злаково й смеси с клевером и тимофеевкой - 23,7 т/га, что позволяло уже в первый год пользования обеспечить Урожайность 8-9 т/га (табл. 2).

Таблица 2

Урожайность изучаемых видов многолетни* трав и их травосмесей за 2004*2006 г.г., т/га сухого вещества

Варианты 2004 г. 2005 г. 2006 г. сумма 2004-2006гг.

I 10,23 9,04 1,50 20,77

2 6,06 9,06 2,05 17,17

3 6,35 6,61 1.70 14,66

4 4,79 9,85 1,95 16,55

5 8,87 9,30 3,47 21,64

6 8,06 9,34 2,71 20,11

7 8,31 9,98 2,04 20,33

8 9,26 11,84 3,53 24,63

9 8,64 12,02 4,23 24,89

10 6,81 11,26 3,10 21,17

11 4,78 9,12 2,91 16,81

12 9,30 11,48 3,58 24,36

13 8,00 10,01 3,49 21,50

14 9,53 11,31 2,86 23,70

15 3,41 8,27 12,88

16 6,65 10,71 2,74 20,10

17 9,46 12,68 3,05 25,19

18 И,03 14,28 3,81 29,13

НСРо, 4,5 4,2 5,1 -

К перспективным для возделывания в зернотравяных севооборотах Центрального Нечерноземья следует отнести бобовые смеси клевера с люцерной, с

лядвенцем и козлятником, а также одно видовой посев клевера лугового, суммарная за три года урожайность которых лишь на 10-15 % уступала отмеченному максимуму - 20,0-21,6 т/га.

Одновидовые посевы люцерны, л яд венца и козлятника с урожайностью 14,7-17,2 т/га уступали достигнутому максимуму продуктивности на 30-40 % или 8-10 т/га сухого вещества {табл. 2),

Сопоставление величин максимальной урожайности бобовых и бобово-злаковых смесей, полученных в 1 и 2-Й годы пользования, и равных соответственно 8-10 и 10-12 т/га с показателями на вариантах одновидового посева тимофеевки свидетельствует о том, что последней для достижения подобного уровня урожайности требуется внесение не менее 145-200 кг/га азота удобрений ежегодно. В тоже время бобовые и бобово-злаковые смеси формируют ее за счет естественного плодородия почвы с использованием азотфиксирующего потенциала бобового компонента. Это позволяет существенно снизить ресурсо-энерго затраты при производстве кормов, а также снизить или свести к минимуму отрицательные последствия влияния минеральных азотных удобрений на экологическую ситуацию в агроценозе и прилегающих территориях.

Следовательно, возделывание в севооборотах зернотравяного направления двух и трех компонентных бобовых и бобово-злаковых смесей с участием клевера лугового, люцерны, л яд венца, козлятника и тимофеевки обеспечивает производство в расчете на год 10-12 т/га объемистых кормов без применения удобрений и позволяет экономить 145-200 кг/га азота удобрений. Возделывание в двух компонентных бобовых смесях с участием клевера и тимофеевки такой ценной в кормовом отношении культуры как козлятник, отличающийся замедленным развитием, позволяет уже в первый год пользования получать до 8-10 т/га сухого вещества кормов. Поэтому козлятник восточный следует вводить в состав культур зернотравяных севооборотов.

Содержание сырого белка. Содержание сырого белка в надземной массе многолетних бобовых трав, их межвидовых и бобово-злаковых смесей подвержено значительному варьированию в зависимости от видового состава, возрас-

та, количества укосов, места произрастания, метеорологических условий возделывания и фазы скашивания.

В наших исследованиях влияние возраста травостоя на содержание сырого белка в урожае оценивалось но средневзвешенным по укосам показателям.

Установлено, что в группе одно видовых посевов от первого ко второму году пользования у люцерны и лядвенца рассматриваемые величины возрастали с 16,3 и 15,9 % до 17,3 и 16,9 % соответственно. У козлятника отмечалась обратная тенденция - 19,4 % в первый год и 15,9 % во второй год пользования, а у клевера изменений не происходило — 18,0 % в оба года пользования. В 3-й год пользования у всех рассматриваемых видов бобовых трав содержание сырого белка в надземной массе было наиболее высоким: у люцерны оно составляло 21,8 %, у козлятника - 19,9 %, у клевера и лядвенца — 19,8 % и 19,5 % соответственно (рис. 2).

Среди двойных бобовых смесей на основе клевера лугового содержание сырого белка в урожае основного компонента (клевер) с возрастом снижалось от 17,4-17,5 % до 15,9-17,2 %. Содержание рассматриваемых показателей уменьшалось также и у таких подчиненных компонентов как лядвенец и козлятник - с 16,9 % - 20,1 % в первый год пользования до 16,4 % - 15,6 % - во второй год пользования.

В группе двойных бобово-злаковых смесей величины содержания белка в массе бобового компонента варьировали в близких пределах — 17,7-19,4 %, Ко второму году пользования они уменьшились до 14,6-16,4 %.

В укосе третьего гола пользования содержание сырого белка в надземной массе бобовых трав, выращиваемых в смеси с тимофеевкой, как и в од но видовых посевах было наиболее высоким и изменялось от 19,5 % у лядвенца до 23,2 %у козлятника.

Содержание сырого белка в сухой массе тимофеевки, выращиваемой в смеси с многолетними бобовыми травами, было значительно выше, чем в неудобренном одковидовом посеве за счет использования части азота, накапливаемого бобовыми. Во все годы наиболее высокие показатели отмечались при

посеве ее совместно с клевером - 10,8 и 7,5 % или с люцерной -8,8 и 9,4 % и были близки к величинам на вариантах одно видового посева с внесением годовых доз азота 145-200 кг/га.

Рис. 2. Содержание сырого белка в сухой массе многолетних трав, 2004-2006гг. * - 1. клевер луговой; 2. люцерна пестрогнбрндная; 3. лядвеиец рогатый; 4. козлятник восточный; 5. клевер луговой + люиерна пестрогябридная; 6. клевер луговой + лядвенсц рогатый; 7. клевер луговой + козлятник восточный; 8, клевер луговой + тимофеевка луговая; 9. люцерна пестрогибридная + тимофеевка луговая; 10. л ял венец рогатый -4- тимофеевка луговая; 11. козлятник восточный + тимофеевка луговая; 12. клевер луговой + люиерна пестро-гибридная + тимофеевка луговая; 13. клевер луговой + лядвеиец рогатый + тимофеевка луговая; 14. клевер луговой + козлятник восточный + тимофеевка луговая; 15. тимофеевка без удобрений; 16. тимофеевка 17. тимофеевка Ыц^; 18. тимофеевка N¡1»,

Содержание сырого белка в надземной массе одновидового посева тимофеевки луговой с возрастом травостоя возрастало независимо от уровня удоб-ренности азотом. Так, на естественном азотном фоне количество сырого белка от первого к третьему году пользования увеличивалось с 5,6 до 6^7 %, а в диапазоне суммарных за вегетацию доз азота 90-200 кг/га — с 6,7-9,9 % до 8,0-11,3 % соответственно.

Таким образом, изучение изменений содержания сырого белка в сухой массе многолетних трав и травосмесей в зависимости от возраста травостоя позволило выделить варианты изучаемых групп трав с наилучшими показателями. В первый год пользования наиболее высокими величинами характеризовалась масса козлятника -19,4 % и клевера лугового -18,0 %. Среди двойных бобовых и бобово-злаковых смесей: клевер+козлятник — 17,4 и 20,1 % и кле-вер+тимофеевка - 18,4 и 10,8 %, во второй год пользования выделялись варианты: клевер и люцерна, в одновидовых посевах - 19,04 и 17,15 %, кле-вер+лядвенец - 18,1 и 16,8 %, люцерна+тимофеевка - 16,1 и 10,9 %, кле-вер+козлятник+тимофеевка - 19,2,19,2 и 8,8 %, а также вариант — кле-вер+люцерна+тнмофеевка-20,8,15,8 и 9,9%.

Продуктивность. Сбор протеина максимального уровня 1,25-1,23 т/га в среднем обеспечивался в одновидовом посеве клевера лугового и его смеси с люцерной. Двойные бобововые и бобово-злаковые смеси с участием клевера, лядвенца, козлятника и тимофеевки лишь немного уступали последним — 1,151,18 т/га, что связано с преобладанием в них бобового компонента. Меньше всего 0,72-0,96 т/га сырого протеина накапливалось в урожае одновидовых посевов лядвенца и козлятника, а также в двойной и тройной бобово-злаковой травосмесях с их участием (табл. 3).

На этих вариантах наблюдался и максимальный, или близкий к нему среднегодовой уровень накопления обменной энергии - 76,79-83,55 ГДж/га. Значительно уменьшалась величина его в одновидовых посевах люцерны, лядвенца и козлятника, а также на вариантах двойных смесей тимофеевки с лядвенцем и козлятником, в тройной бобово-злаковой смеси с участием клевера, лядвенца и тимофеевки - 52,0-67,9 ГДж/га.

В наших исследованиях расчетный выход молока с 1 га варьировал в пределах 4,00-8,65 т. При чем, наиболее продуктивным были варианты двойных бобовых трав, где люцерна, лядвенец и козлятник в смеси с клевером, обеспечивали выход молока с 1 га ка уровне 8,04-8,65 т. Одновидовые бобовые травы по выходу молока были несколько ниже двойных бобовых смесей и находились

в пределах 5,88-6,86 т, и лишь клевер луговой обеспечивал выход молока порядка-8,3 т. Двойные и тройные бобово-злаковые травостои, в связи с высокой долей участия злакового компонента, обеспечивали выход молока с 1 га на уровне 3,11-4,61 т.

Таблица 3

Продуктивность многолетних трав и их смесей (2004-2006 гг.)

Варианты Урожайность т/га Сбор протеина, т/га Выход обменной энергии, Гдж/га Возможный выход молока, т/га

1 6,92 1,25 76,79 8,30

2 5,72 1,00 63,48 6,86

3 4,90 0,82 52,00 5,88

4 5,52 0,96 61,59 6,62

5 7,21 1,23 77,55 8,65

6 6,70 Мб 71,53 8,04

7 6,78 1,16 72,88 8,14

8 8,21 1,18 80,28 4,56

9 8,30 1,15 83,55 4,61

10 7,06 0,85 66,11 3,92

11 5,60 0,72 55,17 3,11

12 8,12 1,16 81,56 4,51

13 7,20 0,91 67,90 4,00

14 7,90 1,08 77,85 4,39

Таким образом, многолетние бобовые травы с участием клевера, люцерны, козлятника, их двойные смеси, а также бобово-злаковые смеси обеспечивают не только сбор сухого вещества близкий к достигнутому максимуму порядка 17-22 т/га, но и максимальную продуктивность по выходу сырого белка и обменной энергии. В тоже время по возможному выходу молока — 7-9 т/га нет альтернативы одновидовым посевам и двойным смесям многолетних бобовых трав,

Азотфнксиру ющая способность многолетних бобовых трав, как показывают результаты наших исследований, находилась в тесной связи с их видо-

вымн особенностями, возрастом травостоя и погодными условиями в течение активной вегетации.

В I -й год пользования больше всего азота за счет Ы2 - фиксации накапливалось в надземной массе клевера лугового 262 кг/га, а коэффициент азотфик-сации составил 0,89. Люцерна, лядвенец и особенно козлятник по этому показателю ему существенно уступали 115-129 кг/га и 0,78-0,80.

Во 2-й год пользования, в условиях, избыточного увлажнения почвы, азотфиксируюшая способность всех рассматриваемых видов бобовых трав существенно уменьшилась. При этом 5а счет N2 фиксации в надземной массе их накапливалось 90-171 кг/га азота в зависимости от вида, а коэффициент азот-фиксации снижался до 0,50-0,66. В этот период наименьшая азотфикснрующая способность характерна для лядвенца рогатого -90 кг/га и 0,50 соответственно. Остальные виды по этому показателю были очень близки - 161-171 кг/га и 0,640,66 (табл. 4).

Таблица 4

Азотфиксируюшая способность многолетних бобовых трав и накопление биологического азота в урожае

Варианты Годы пользования травостоем

1 2 1 .2 1 1 2

накоплено Ы^бщ. в урожае, кг/га накоплено азота за счет N2-фиксации, кг/га коэффи азотфиі (К(| циент ;сашш Ь)

тимофеевка 33 89 - - - -

клевер 295 260 262 171 0,89 0,66

люцерна 158 251 125 162 0,79 0,65

лядвенец 162 179 129 90 0,80 0,50

козлятник 148 250 115 161 0,78 0,64

В 3-й год пользования способность рассматриваемых видов многолетних бобовых трав к азотфнксации возросла, в сравнении со вторым годом коэффициенты N1 - фиксации изменялись в пределах 0,72-0,82.

Установлено, что с возрастом азотфиксирующая способность клевера и лядвенца рогатого снижалась. От 1-го к 3-му году пользования Кф их уменьшался с 0,89 и 0,80 до 0,72 и 0,76 соответственно. У люиерны этот показатель с возрастом несколько возрастал (с 0,79 до 0,82), а у козлятника не изменялся -0,78 и 0,79 соответственно по годам.

Следовательно, все изучаемые виды многолетних бобовых трав при достаточной обеспеченности почвы элементами питания и влагой обладают высокой азотфиксирующей способностью и на 72-89 % удовлетворяют свои потребности в азоте за счет фиксации его из атмосферы. За три года пользования в их надземной массе накапливалось от 260 кг/га (лядвенец) до 470 кг/га (клевер) атмосферного азота, что свидетельствуют о существенном значении его в обеспечении азотного питания этих культур.

Накопление пожни в но-корневых остатков. Нами установлено, что на 3-Й год пользования многолетних бобовых и бобово-злаковых трав учтенная масса абсолютно сухого вещества корней в слое почвы 0-30 см находилось в пределах от 4,34 до 15,18 т/га. В приведенном диапазоне нижний предел соответствует варианту одновидового посева клевера, верхний - смеси лялвенца с тимофеевкой.

Масса пожнивных остатков, включающая стерню при высоте среза 12-15 см н ноу косный опзд, изменялась в пределах от 2,10 т/га (лядвенец) до - 4,32 т/га (клевер+козлятник+тимофеевка). Отмечается тенденция увеличения этого показателя на вариантах большинства тройных бобово-злаковых смесей в сравнении с аналогичными двойными смесями.

Накопление пожнивно-корневых остатков в слое почвы 0-30см существенно различалось в зависимости от вила трав и состава травосмесей и изменялось от 7,44 до 18,66 т/га, в том числе корней - 4,34 -15,18 т/га (54-81 %) от общего количества (табл. 5).

Таблица 5

Накопление пожнивных остатков и корней многолетних трав и их сме-_ сей, т/га сухого вещества__

Варианты Пожнивные остатки Корни Сумма

1 3,10 4,34 7,44

2 2,22 832 10,54

3 2,10 6,86 8,96

4 2,88 14,38 17,26

5 3,40 6,82 10,22

6 2,58 5,18 7,76

7 3,58 6,76 10,34

8 3,80 10,50 14,30

9 3,36 11,02 14,38

10 3,48 15,18 18,66

11 2,46 10,40 13,36

12 4,16 10,22 14,38

13 2,54 10,62 13,16

14 4,32 8,98 12,80

В группе олновидовых посевов бобовых и их межвидовых смесей наибольшей и соответственно наименьшей массой пожнивно-кориевых остатков выделялись козлятник -17,26 т/га и лядвенец, включая и его смесь с клевером -7,76-8,96 т/га. Двойные смеси клевера с люцерной и с козлятником, а также люцерна в чистом виде занимали промежуточное положение - 10,22-10,54 т/га.

Бобово-злаковые смеси характеризовались более высоким накоплением — от 12,80 т/га в смеси с участием клевера, козлятника и тимофеевки до 18,66 т/га на варианте с клевером, лядвенцем и тимофеевкой. На остальных вариантах пожнивно-корневых остатков накапливалось порядка 13-14 т/га. Доля бобового компонента в этих группах смесей составляла 47-67 % и была сопоставима с показателями в олновидовых посевах бобовых (55-66 %).

Накопление общего и сим биотически связанного азота в пожнив некорневых остатках. Исходя из выявленных нами размеров накопления массы пожнивных остатков и корней в слое почвы 0-30 см, и содержания в них азота, поступление в почву общего азота в зависимости от вариантов трав и травосмесей составляло от 122 кг/га (клевер+лядвенец) - до 341 кг/га (козлятник), в том

числе за счет пожнивных остатков от 28 кг/га (лядвенец), до - 75 кг/га (кле-вер+люцерна) и корней от 77 кг/га (клевер), до - 293 кг/га (козлятник)

С учетом коэффициентов аэотфнксацин бобовых трав на 3-й год пользования, в почву с пожнивно-корневыми остатками дополнительно поступало от 50 кг/га (клевер+тимофеевка) до - 270 кг/га (козлятник) фиксированного из атмосферы азота, в том числе с корнями 56-86 %.

В группе одновидовых посевов люцерна и лядвенец приносили 160 и 117 кг/га (9-8 кг/т), а клевер только 98 кг/га или 5 кг/т симбиэтического азота. На вариантах двойных бобовых смесей дополнительное поступление в почву биологического азота было близким к показателям в одновидовых посевах - 144163 кг/га (7-8 кг/т) (табл. 6).

Таблица 6

Накопление общего к симбнотнчески связанного азота в пожнивных

остатках и корнях многолетних трав а зависимости от состава _травосмесей,слой почвы 0-30 см. 2006 г._

Варианты Накоплено азота, кг/га

общего за счет N3- фиксации

всего в том числе всего в том числе

пожнивные остатки корни пожнивные остатки корни

I 137 60 77 98 43 55

2 195 39 156 160 32 128

3 155 28 127 117 21 96

4 341 48 293 270 38 232

5 211 75 136 163 58 105

6 122 45 77 90 33 57

7 189 60 129 144 46 98

8 152 40 112 50 20 30

9 211 48 163 126 31 95

10 214 42 172 85 20 65

11 171 36 135 99 22 77

12 177 55 122 70 31 39

13 140 32 108 38 14 24

14 213 64 149 124 36 88

Следовательно, при распашке пласта многолетних бобово-злаковых трав на третий год пользования наибольшей удобрительной ценностью, С точки зрения дополнительного поступления в почву фиксированного из атмосферы азота с пожнивно-корневыми остатками, обладают изучаемые нами одно видовые посевы бобовых трав, исключая клевер луговой, а также отдельные двойные бобовые смеси, такие как клевер+люцерна и клевер+козлятник, обеспечивающие поступление от 144 до 163 кг/га N^„„6, Далеко впереди их находится козлятник, за счет вырашивания которого в почву поступало 270 кг/га связанного азота.

Баланс азота. С учетом всех статей прихода (с семенами, осадками, за счет неснм биотической и си «биотической фиксации) в почву за три года исследований поступало от 130 кг/га (клевер+тимофеевка) до - 351 кг/га (козлятник) азота, а расход (вынос с урожаем) находился в пределах от 135 -222 кг/га.

При этом положительный баланс азота от +25 кг/га, до +216 кг/га за три года формировался на вариантах одно видовых посевов бобовых и двух компонентных их смесей. Максимальными размерами превышения отличался вариант с козлятником в одновидовом посеве +216 к г/га. На вариантах двойных и тройных бобово-злаковых смесей, за счет большей доли участия злакового компонента и соответственно большего выноса азота нз почвы, баланс азота складывался отрицательным с дефицитом от 18 до 90 кг/га за три года.

Таким образом, 3-х летнее использование бобовых и двух компонентных бобовых трав с участием козлятника, формирует положительный баланс азота порядка 200 кг/га за счет фиксированного азота и обогащении им пахотного слоя более чем на ЮОкг/га.

Агрохимические показатели. Нами установлено, что содержание гумуса в почве на момент распашки пласта не вполне соответствовало состоянию баланса азота. При этом отмечается рост количества его от 1-го к 3-ему году исследований на большинстве вариантов двойных и тройных бобово-злаковых травосмесей на 0,16 % (люиерна+тимофеевка, козлятннк+тимофеевка, клеве р+люцерна+тимофеевка) - 0,30 % (клевер+лядвенец+тимофеевка),а на вариантах двойных бобовых незначительное снижение на 0,06 % ( кле-

вер+тимофеевка). Из одновидовых посевов бобовых выделялся вариант с козлятником, с увеличением содержания гумуса на 0,46 % к исходному.

Это несоответствие связано с разной направленностью процессов трансформации поступающего в почву органического вещества трав, В травостоях с высокой долей бобовых, имеющих узкое отношение углерода и азота, преобладают процессы минерализации с высвобождением азота, а в бобово-злаковых травостоях с преобладанием тимофеевки, имеющей широкое отношение углерода и азота активнее протекает гумификация растительных остатков.

Содержание подвижного фосфора в почве к концу периода исследований несмотря на достапгочно высокий вынос РгО$ возрастало в сравнении с исходным (189 мг/кг) на 11 мг/кг (клевер+лядвенец) и на 156 мг/кг (люцерна), очевидно за счет минерализации органических фосфатов пожнивно-корневых остатков бобовых и бобово-злаковых трав.

Очень высокий вынос КгО без возмещения его внесением удобрений способствовал переходу почвы из группы с повышенной обеспеченностью подвижным калием (170 мг/кг) в группу с низким содержанием КгО (54-81 мг/кг). Лишь на отдельных вариантах почва имела средний уровень обеспеченности подвижным калием с содержанием К20 в пределах от 98 мг/кг (кле-вер+козлятник+тимофеевка), до-100 мг/кг (клевер+лядвенец+тимофеевка).

Расчеты показывают, что на каждые 100 кг/га выноса К;0 урожаями, снижение количества подвижного калия в почве за рассматриваемый период в группе одновидовых посевов бобовых трав и их двойных смесей составляло 1523 мг/кг, в группах двойных и тройных бобово-злаковых травосмесей 10-18 мг/кг.

Полученные нормативы могут быть использованы для ориентировочного прогноза содержания подвижного калия в почве под многолетними травами без непосредственного определения.

Экономическая к энергетическая эффективность. Сравнительный анализ экономической эффективности возделывания изучаемых многолетних трав и их травосмесей в среднем за исследуемый нами период показывает, что про-

шводственкые затраты по всем одновидовым бобовым, а также двойным и тройным бобово-злаковым травосмесям находились в довольно узком пределе -4169-4463 руб, на 1 га.

Себестоимость продукции на большинстве вариантов была в близких пределах, порядка 700-900 руб., и лишь на вариантах с лядвением и козлятником с тимофеевкой она составляла 1064 и 1128 руб. соответственно.

Наибольший чистый доход порядка 10 тыс. руб. с 1 га и уровень рентабельности порядка 230 % были достигнуты на вариантах одно видового посева клевера, а также смеси его с люцерной и тимофеевкой. Остальные варианты также находились на довольно высоком уровне порядка 5-9 тыс. руб, с 1 га чистого дохода, при уровне рентабельности 150-200 %, Лишь одновидовые варианты тимофеевки луговой были значительно ниже по величине чистого дохода от 684 до 6387 руб. и уровня рентабельности от 17 до 92 %.

Наиболее высоким агроэнергетическим коэффициентом, в пределах 1011, характеризовались клевер луговой, а также бобово-злаковые смеси.

Таким образом, результаты проведенных расчетов показали, что возделывание травосмесей из представленных многолетних трав являются высокорентабельным направлением производственной деятельности,

Выводы

1. На среднеокультуренных дерново-лодзолистых почвах Центрального Нечерноземья при выращивании многолетних бобовых и бобово-злаковых трав в севооборотах в системе адаптивно-ландшафтного земледелия расширение видового состава травосмесей создает возможности для повышения устойчивости и выровненностн продуктивности по годам пользования.

2. Благодаря положительной сукцессии между бобовыми компонентами с различными темпами развития в двойных бобовых и тройных бобово-злаковых травосмесях с клевером луговым обеспечивалась высокая и устойчивая по годам урожайность на уровне 8,0-9,5 т/га и 9,3-11,3 т/га сухого вещества соогвет-

ственно в I и 2 годы пользования, а также высокая среднегодовая урожайность многолетних трав при трехлетнем использовании на уровне 7,2-8,1 т/га.

3. Наибольшая продуктивность многолетних трав по сбору сырого протеина и накоплению ОЭ в урожае - 1,15-1,23 т/га н 72-84 ГДж/га достигалась на вариантах двойных бобовых смесей с участием клевера лугового и люцерны, и тройных бобово-злаковых смесей с участием клевера лугового, люцерны и козлятника. Значительно снижали продуктивность одновиловые посевы бобовых трав за исключением клевера, а также двойные бобово-злаковые смеси с участием лядвенца и козлятника.

4. Наибольший возможный выход молока на 1 га равный 8 т обеспечивали одновидовые посевы клевера лугового и двухкомпонентные смеси на основе клевера - с люцерной, козлятником и лядвенцем. Бобово-злаковые травосмеси всех составов по данному показателю существенно (на 46-51%) уступают бобовым из-за низкой питательной ценности злакового компонента.

5. Высокая азотфиксирующая способность многолетних бобовых трав с коэффициентами азотфнксацни 0,72-0,89 в зависимости от вида травостоя наблюдалась при благоприятных погодных условиях вегетационных периодов 20042006 годов. Избыточное увлажнение почвы в сезоне 2005 года снижало способность трав к азотфиксации и Кф уменьшался до 0.50-0,66. В течение 3 лет пользования в биологический круговорот (надземная масса + корни) вовлекалось до 950 кг/га общего н до 700 кг/га фиксированного азота атмосферы.

6. Возделывание тимофеевки в смеси с бобовыми травами различного видового состава повышало содержание общего азота в её надземной массе в сравнении с од нов иловым неудобренным посевом в среднем за 2 года на 0,170,54 % , что сопоставимо С внесением 145-200 кг/га азота удобрений за сезон,

7. Накопление органического вещества пожнивно-корневых остатков в слое почвы 0-30 см к распашке пласта при максимальной продуктивности травостоев составляло 10-14 т/га. На верхний 0-20 см слой приходилось 88-98 % от обшей их массы. С пожнивно-корневыми остатками в почву поступало 180-340

кг/га общего и 140-270 кг/га фиксированного азота атмосферы или 8-16 кг в расчёте на 1т сукой надземной биомассы.

8. Положительный баланс азота в травяном звене с превышением прихода над расходом на 25-216 кг/га создавался в одновиловых посевах клевера, люцерны, лядвенца и козлятника, их двойных смесей. В двойных и тройных бобо-во-злаковых травосмесях он был отрицательным с дефицитом от 18 до 82 кг/га за 3 года, вследствие высокой доли злакового компонента в травосмесях.

9. Одно видовые посевы многолетних бобовых трав и трёхкомпонентные бобово-злаковые смеси трёх лет пользования обеспечивали повышение содержания гумуса в почве на 0,09-0,46 % в сравнении с исходным количеством (1,91 %).

10. Высокий вынос КгО, равный 300-900 кг/га за 3 года, в зависимости от состава травосмесей и величины урожайности, способствовал снижению содержания подвижного калия в почве со 170 мг/кг (исходное состояние) до 54100 мг/кг н переходу почвы из группы с повышенной, в группу с низкой обеспеченностью калием по принятым градациям.

11. Максимальные размеры окупаемости энергетических затрат, агроэнер-гетического коэффициента, чистого дохода и рентабельности равные соответственно 0,91-0,98 ГДж/1 ГДж ОЭ, 10-11, 7-10 тыс. руб./га и 170-234 % обеспечивались возделыванием клевера лугового, двойных бобовых смесей с его участием, а также двойных и тройных бобово-злаковых смесей.

Предложения производству

1. При возделывании многолетних трав в зернотравяных севооборотах на дерново-подзолистых среди есу глин истых почвах Центрального Нечерноземья в адаптивно-ландшафтных системах земледелия для обеспечения высокой продуктивности, устойчивости и выровненностн её по годам пользования необходимо обеспечить расширение видового состава травосмесей за счёт возделывания бобовых видов с разным темпами развития: клевера лугового, как быстро-развивающегося вида, с максимумом продуктивности в первый год пользова-

ния и люцерны, л яд венца и козлятника, как медлен неразвивающихся видов, с максимумом продуктивности во второй и последующие годы пользования.

2. Для получения высокой продуктивности козлятника при выращивании в севооборотах (8-9 т/га) уже в 1 год пользования, его следует высевать в смеси с клевером или в составе тройкой бобово-злаковой смеси с клевером и тимофеевкой.

В целях предотвращения истощения запасов калия и повышения содержания подвижного калия в обрабатываемом слое дерново-подзолистой почвы в системе удобрения многолетних бобовых и бобово-злаковых трав в севооборотах следует предусмотреть ежегодное внесение калийных удобрений в дозах превышающих среднегодовой вынос этого элемента.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Тимошенко С. М. Роль биологического азота многолетних бобовых трав в формировании урожая последующих зерновых культур в Центральном Нечерноземье // Материалы Международной научной конференции «Агроэколо-гическая эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур», М.,2005, с. 273-274.

2. Штырхунов В. Д., Конончук В. В., Тимошенко С. М„ Лисенко Е. Н. Значение биологического азота многолетних бобовых трав // Агрохимический вестник 2006., №3., с. 11-12.

3. Назарова Т. О., Тимошенко С, М., Лисеенко Б, Н-, Характер изменения микробиологических процессов в почве в зависимости от вида возделываемых многолетних бобовых и злаковых трав // Достижения и перспективы селекции и технологического обеспечения АПК в Нечерноземной зоне РФ / Сб. науч. тр. Немчииовка., 2006, с. 343-350.

Работа по изданию выполнена в редакцион нсыпдательскоч отделе ВНШ1А Лицензия на издательскую Деятельность ЛР 040919 от 07.10.98 Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД№ 53-468 от 13.08.99 Подписано в печать: 23,04.2007 Формат 60x84/16 Заказ № 9

Усл. печ, л, 1.5 Тираж 100

127550, Москва, ул. Прянишникова. 31 А Тел.976-25-01