Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности водопотребления и орошения посевов многолетних трав на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Бахтыгалиев, Ергали Салуатович, Волгоград

ВОЛГОГРАДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ

УДК 633.31: 633.321: 633.2: 631.67

На правах рукописи

БАХТЫГАЛИЕВ ЕРГАЛИ САЛУАТОВИЧ

ОСОБЕННОСТИ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И ОРОШЕНИЯ СМЕШАННЫХ ПОСЕВОВ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ НА СВЕТЛО - КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ВОЛГО - ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ

Специальность 06. 01. 02. - сельскохозяйственная мелиорация

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители:

Академик Российской сельскохозяйственной и Нью- Йоркской академии наук, заслуженный деятель науки РФ И. П. Кружилин., доктор сельскохозяйственных наук Дронова Т. Н.

Волгоград, 1998

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ..................................................3-6

I. МНОГОЛЕТНИЕ БОБОВО - МЯТЛИКОВЫЕ СМЕСИ, ПРОБЛЕМЫ ИХ ВЫРАЩИВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ (обзор литературы)................................7-23

1.1. Достоинства и недостатки одновидовых и смешанных

посевов многолетних трав.................................7-15

1.2. Водный режим почвы и орошение многолетних

травосмесей ........................................... 16-19

1.3. Особенности удобрения орошаемых травосмесей........... 19-23

II. ВОПРОСЫ ПОСТАВЛЕННЫЕ НА ИЗУЧЕНИЕ, УСЛОВИЯ

И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.......................24-40

2.1. Обоснование схемы опытов и вопросы, поставленные на изучение.............................................. 24-26

2.2. Характеристика условий проведения экспериментальной

части работы...........................................26-35

2.3. Методика выполнения исследований...................... 35-40

III. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СМЕШАННЫХ ПОСЕВОВ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ ...................... 41 - 66

3.1. Побегообразование и динамика плотности травостоев

бобово - мятликовых смесей............................. 41-47

3.2. Урожайность бобово - мятликовых смесей в зависимости от видового состава, соотношения и размещения компонентов .. 48-57

3.3. Ботаническая характеристика и состав травосмесей..........57-66

IV. РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ И СУММАРНОЕ ВОДОПОТРЕБ-ЛЕНИЕ БОБОВО - МЯТЛИКОВЫХ СМЕСЕЙ............. 67 - 88

4.1. Динамика влажности почвы и режим орошения

травосмесей............................................67-75

4.2. Суммарное водопотребление бобово - мятиковых

травосмесей............................................75-79

4.3. Коэффициент водопотребления бобово - мятликовых

смесей по укосам и годам пользования.................... 79 - 81

4.4. Формирование корневой массы ......................... 81 - 88

V. ОЦЕНКА КОРМОВЫХ ДОСТОИНСТВ БОБОВО -МЯТЛИКОВЫХ СМЕСЕЙ ПРИ ИНТЕНСИВНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ....................................89-104

5.1. Химический состав и содержание основных питательных

веществ в биомассе смесей................................ 89-92

5.2. Аминокислотный состав.................................93-96

5.3. Содержание нитратов................................... 96-99

5.4. Протеиновая и энергетическая ценность корма ............99-104

VI. РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫРАЩИВАНИЯ МНОГОЛЕТНИХ БОБОВО - МЯТЛИКОВЫХ СМЕСЕЙ.................. 105 -115

выводы.............................................;. П6-118

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ........................... 119

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ............ 120-135

ПРИЛОЖЕНИЯ......................................... 136-166

ВВЕДЕНИЕ

В современном кормопроизводстве Российской Федерации одной из важнейших проблем остается снижение дефицита кормов и растительного белка в них. Решение этих вопросов возможно в первую очередь за счет совершенствования полевого травосеяния. В настоящее время доля его в валовом производстве объемистых и зеленых кормов в целом по России составляет - 58%, в Северном, Северо - Западном регионах - 84, Центральном, Волго - Вятском - 62, в ЦЧП, Поволжье, Северном Кавказе, Западной Сибири - 69, в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке - 53%. При этом во всех регионах преимущество остается за многолетними травами. Несмотря на общее сокращение посевных площадей кормовых культур с 43,3 до 36,4 млн. га за 1986 - 1990 годы, в 1995 году укосные площади многолетних трав возросли с 16,3 до 18,9 млн. га (А. С. Васю-тин, Ю. К. Новоселов, 1996). Определяется это высоким потенциалом их продуктивности, долголетием, многоукосностью, хорошими кормовыми и агротехническими достоинствами.

Выращивание бобовых и мятликовых трав в смешанных посевах обеспечивает более эффективное использование приходящей солнечной радиации, продуктивное долголетие травостоев, сбалансированность корма по протеину и углеводам, устойчивость к болезням и вредителям, улучшение физико - химических свойств почвы.

Научные основы и практические принципы создания смешанных агрофитоценозов из многолетних трав достаточно полно отработаны в условиях Прибалтики, Нечерноземной зоны, Северного Кавказа и других регионов. В Нижнем Поволжье исследований по разработке основных элементов экологически безопасных, энергетически обоснованных технологии выращивания травосмесей при многоукосном использовании проводилось мало.

Наиболее важными вопросами при выращивании высокопродук-

тивных смешанных травостоев являются подбор и оценка видов, определение оптимальных соотношений, разработка технологий, обеспечивающих получение запланированных урожаев экологически безопасной продукции при расширенном воспроизводстве плодородия почвы.

Выполнению этих задач и посвящена работа, выполненная в 1992 -1997 гг. во Всероссийском НИИ орошаемого земледелия

Цель и задачи исследований. Цель исследований сводилась к разработке элементов технологии выращивания на орошаемых землях многолетних трав в смешанных агрофитоценозах, способствующих получению запланированных урожаев при рациональном использовании материальных, трудовых и энергетических ресурсов для получения высокобелковых и качественных кормов.

Программой исследований предусматривалось решение следующих задач:

выявить особенности формирования урожая многолетних трав в смешанных посевах, определить сочетание регулируемых факторов, обеспечивающих наиболее полное использование агроклиматических ресурсов зоны, высокую продуктивность многолетних смешанных посевов, экономическую эффективность их выращивания;

обосновать сочетание условий водного и пищевого режимов почвы, возрастных особенностей смешанных агрофитоценозов, способствующих получению запланированных урожаев на уровне 60 - 80 т/га зеленой массы;

усовершенствовать видовой состав травосмесей, соотношение и размещение бобовых и мятликовых компонентов при многоукосном использовании травостоя;

изучить динамику суммарного и среднесуточного водопотребления, изменения химического и аминокислотного состава многолетних трав в смесях в зависимости от изучаемых приемов;

определить показатели экологической, энергетической и экономи-

ческой эффективности технологии выращивания запланированньк урожаев и получение экологически безопасной продукции многолетних бо-бово - мятликовых травосмесей при орошении на светло - каштановых почвах Волго - Донского междуречья.

Научная новизна исследований. Впервые в условиях Волго - Донского междуречья:

1. Определены особенности водопотребления многолетних бобово - мятликовых смесей в зависимости от видового состава, соотношения и размещения компонентов, возраста травостоев при получении заданных уровней урожайности в условиях орошения;

2. Даны оптимальные соотношения бобовых и мятликовых компонентов в двух-, трех-, и четырехкомпонентных смесях, определяющих не только величину, но и качество получаемого корма.

3. В качестве второго бобового компонента рекомендован клевер луговой, повышающий продуктивное долголетие и питательность смесей.

4. Предложен способ размещения семян бобовых и мятликовых компонентов в индивидуальные параллельно - чередующиеся рядки и техническое средство для его осуществления.

Практическая значимость исследований заключается в разработке элементов и усовершенствовании водосберегающей технологии возделывания многолетних бобовых и мятликовых трав в смешанных посевах при многоукосном использовании на орошаемых землях.

Даны рекомендации, позволяющие хозяйствам различного ресурсного обеспечения выходить на различные уровни урожайности травосмесей для получения энергетически насыщенных кормов с зоотехнически обоснованным содержанием основных элементов питания.

Реализация результатов исследований. Внедрение научных разработок в 1994 - 1997 гг.на орошаемых землях хозяйств Городищенского, Николаевского, Иловлинского, Подгелковского районов Волгоградской области позволило повысить продуктивность многолетних трав в сме-

шанных посевах на 1,0 - 1,2 т/га кормовых единиц.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на научных конференциях Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (1994 - 1998 гг.), на научных конференциях молодых ученых (1994 - 1998 гг.), на российском семинаре по эффективному использованию орошаемых земель (1995, 1997гг.).

По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 166 страницах машинописного текста и содержит введение, 6 глав, выводы и предложения производству, 13 рисунков, 17 таблиц в тексте и 20 в приложениях. Список использованной литературы включает 188 наименований, в том числе 10 иностранных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

теоретическое обоснование и экспериментальные возможности получения 60 - 80 т/га урожаев зеленой массы многолетних бобовых и мят-ликовых трав при экономном использовании материальных, энергетических и трудовых ресурсов, отвечающих требованиям получения высокой экономической эффективности и экологической безопасности кормов;

принципы создания высокопродуктивных бобово - мятаиковых травосмесей для интенсивного многоукосного использования;

влияние видового состава, соотношения и размещения компонентов на продуктивность разновозрастных травостоев, получение сбалансированных, экологически безопасных кормов;

энергетическое и экономическое обоснование эффективности с соблюдением требований экологической безопасности технологии выращивания многолетних бобово - мятликовых трав на орошаемых землях.

I. МНОГОЛЕТНИЕ БОБОВО - МЯТЛИКОВЫЕ СМЕСИ," ПЮБЛЕМЫ ИХ ВЫРАЩИВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ (обзор литературы)

1Л. Достоинства и недостатки одновидовых и смешанных посевов многолетних трав

В ближайшей перспективе развития и укрепления кормовой базы животноводства многолетние бобовые и мятпиковые травы и их смеси сохранят ведущее значение в получении высококачественного корма. Создание высокопродуктивных многокомпонентных кормовых агрофи-тоценозов - сложнейшая проблема, связанная с необходимостью решения множества теоретических и практических задач. И. П. Минина (1972), считает, что травосмеси следует рассматривать как планируемое сообщество растений разных видов, живущих по другим законам, чем в одновидовых посевах.

О преимуществе травосмесей перед одновидовыми посевами писали в своих работах В. Р. Вильяме (1948), К. А. Тимирязев (1948), П. А. Костычев (1951), А. Ф. Забелина (1955), П. А. Дмитриенко (1967), М. М. Федоренко (1974), Л. Ю. Кадасюлис (1977), Г. И. Черняускас (1977), С. П. Смелов (1977), В. А. Филоненко (1983), А. А. Кутузова (1987), И. В. Ларин (1990), П. Д. Шевченко (1990), Т. Н. Дронова (1991, 1993), Ю. Ф. Миронов (1991) и др.

Сравнительная оценка показателей характеристики одновидовых посевов и травосмесей, проведенная во всех зонах России и за рубежом, в большинстве случаев показала, что травосмеси обеспечивают получение более высоких, стабильных и сбалансированных по питательным веществам урожаи.

Анализ данных по урожайности травосмесей, проведенный И. В. Лариным (1991) по многим опытным учреждениям выявил, что продук-

тивность смешанных агрофитоценозов в среднем на 14,4% выше урожайности трав в одновидовых посевах. Средняя урожайность травосмесей по зонам РФ составляла: в лесной зоне - 6,0 т, в лесостепи - 5,7, в степной -3,3, а при орошении - 11,6 т сена с 1 га.

Главным условием для создания высокопродуктивных смешанных травостоев является подбор трав, при котором бобовые и мятликовые компоненты положительно влияют на повышение продуктивности и качества корма.

Исследования Сибирского НИИ кормов (Н. П. Шелепова, 1991), показывают, что на мелиорируемых угодьях степной зоны Алтая, смеси, состоящие из люцерны, костреца безостого и волоснеца ситникового дают высокие и более устойчивые урожаи по укосам, годам и режимам использования. При дробном внесении под два укоса Ы^о Р«о К50 урожай сена составил 8,8 т/га. Дополнительная прибавка урожайности трав составила 6,1 т/га.

Зарубежные исследователи (Дж. Харнер, 1964; Б. Юарр, 1967; В. Крейль, 1968; Д. У. Кук, 1975 и др.) рекомендуют простые травосмеси, чаще всего состоящие из одного - двух бобовых и одного - двух мятлико-вых трав, считая, что в таких смесях есть возможность поддерживать необходимый баланс питательных веществ и получать хорошие урожаи. В Англии, Германии, Италии широко используют бинарные смеси из райграса и клевера, лядвенца и костреца, люцерны и овсяницы (I. УЫояш, 1968; Е. Уо^ег, 1969; К. Неринг, 1974; К. Уолгон, 1975; Л. Мугуруса, 1989).

Более высокая урожайность травосмесей по сравнению с одновидо-выми посевами трав обусловлена тем, что смесь полнее использует питательные вещества и воду разных горизонтов почвы. У многолетних мят-ликовых хорошо развита мочковатая корневая система, занимающая верхние горизонты почвы, бобовые же имеют в основном стержневые ма-ловетвящиеся корни, глубоко уходящие вниз и занимающие нижнюю нишу почвенного профиля.(И. Н. Клинген, 1906; И. П. Минина, 1972; И. В.

Ларин, 1990).

Повышение продуктивности смешанных бобово-мятликовых смесей идет за счет лучшего использования солнечной энергии, так как они формируют большую листовую поверхность и отличаются более равномерным расположением листьев по ярусам. При совместном произрастании растений с различно ориентированными листьями создается многоярусный разреженный по вертикали травостой, в котором возрастает общая ассимиляционная поверхность, улучшаются условия освещенности и фотосинтетической деятельности. Улучшается азотное питание мятликовых компонентов за счет отмирания части корней бобовых трав, обогащенных азотом. Смеси многолетних трав оставляют после себя больше корневых, остатков, чем одновидовые посевы. (Н. Г. Андреев, 1985; Г. Д. Харьков, 1987; В. А. Тюльдюков, 1988).

Важным доводом в пользу травосмесей служит их повышенная питательная ценность, сбалансированность по белку, углеводам и сахарам (Г. Ф. Кулешов, 1974; Н. Г. Андреев 1985; С. Трофимов 1987; М. Я. Лемешев 1989; М. Н. Худенко 1991). По сведениям Н. ЕПепЬегв (1952), Е. Клапп (1961) в сухом веществе мятликовых в чистом виде содержится 9,4% протеина, в бобовых - 19,9; а в бобово - мятликовых смесях - 13,3%. Содержание клетчатки в мятликовых травах составляет - 35,6%, в бобовых- 25,1, в смесях же - 22,1 %.

По обобщенным данным, в 100 кг зеленой массы бобовых, скошенных в фазу бутонизации - начало цветения, содержится 18 - 29 кормовых единиц, 3,5 - 4,5 кг переваримого протеина и 2,7 - 3,3 МДж. обменной энергии; в 100 кг сена соответственно 49 - 70; 10,6 - 17,0 и 6,9 - 10,6. Бобовые травы отличаются повышенным содержанием аминокислот, а по отдельным из них превосходят мятликовые в 1,5 - 2,0 раза. Так, по сведениям М. Ф. Томмэ, Р. В. Мартыненко (1972), количество лизина в бобовых в 1,7, цистина - в 2,0, триптофана - 2,3, аргинина - в 1,8, треонина - в 1,9 раз выше, чем в мятликовых травах.

В. Н. Жаринов, В. С. Клюй (1990) приводят сравнительные данные по содержанию аминокислот в сухом веществе люцерны синей, клевера ползучего, клевера лугового, ежи сборной. При этом сумма незаменимых аминокислот составляет соответственно - 54, 76,46,26 г/кг сухого вещества.

Лашманов В. И. (1966) установил, что смешанные посевы бобовых и мятпиковых трав при создании сеянных долголетних пастбищ в Центральных областях Нечерноземной полосы более устойчивы против заселения дикорастущими мяшиковыми и более продуктивны, чем одновидо-вые посевы. Они формируют урожайность с выходом до 5,0 - 5,5 т/га кормовых единиц и 0,5 - 1,2 т/га протеина.

Бобово - мятликовые травосмеси являются мощным средством восстановления и повышения плодородия почвы, защиты ее от ветровой и водной эрозии. Исследованиями многих авторов установлено, что смыв почвы с площади, засеянной травами, во много раз меньше, чем с площади, занятой однолетними культурами. Люцерна, клевер и их смеси с мят-ликовыми травами, посеянные на склонах, не только резко снижают скорость потока воды, но и увеличивает гумусовый горизонт, улучшает водопроницаемость тяжелых почв (Б. Юарр, 1967; В. А. Черкасова, 1970; А. А. Кутузова и др. 1973; М. Н. Короленко, Т. Н. Дронова, 1974; В. А. Фи-лоненко, 1983; А. С. Новоселова, 1986; И. В. Ларин, 1990 и др.).

В опытах И. П. Кружилина, Т. Н. Дроновой (1993) установлено, что благодаря увеличению массы корней на посевах бобово - мятликовых травосмесей содержание агрономически ценных агрегатов почвы в сравнении с исходным повышалось на 17,8 - 23,8%.

Главным условием для успешного конструирования и создания высокопродуктивных смешанных травостоев является подбор трав, при котором бобовые и мятликовые компоненты положит