Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Режим орошения и удобрение семенной люцерны при разной густоте стояния растений 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, Бурцева, Наталья Ивановна, Волгоград

ВОЛГОГРАДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ

УДК 633.31:631.559:631.531 На правах рукописи

БУРЦЕВА НАТАЛЬЯ ИВАНОВНА ^

о

1. с/^

РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ И УДОБРЕНИЕ СЕМЕННОЙ ЛЮЦЕРНЫ ПРИ РАЗНОЙ ГУСТОТЕ СТОЯНИЯ РАСТЕНИЙ НА СВЕТЛО - КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ВОЛГО - ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ

Специальность 06.01.02. - сельскохозяйственная мелиорация

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители:

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

Волгоград, 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ................................................... 4-7

1. ОСОБЕННОСТИ ВЫРАЩИВАНИЯ СЕМЕННОЙ ЛЮЦЕРНЫ

НА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ (обзор литературы)..................8-24

1.1. Основные зоны возделывания люцерны на орошаемых землях......8-11

1.2. Характеристика сортов и плотности травостоев для формирования высоких урожаев семян люцерны..............................12-17

1.3. Режим орошения и применения удобрений на посевах семенной люцерны....................................................17-24

2. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ,

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ .............25-40

2.1. Обоснование схемы опытов и вопросы, поставленные на

изучение....................................................25-27

2.2. Характеристика условий проведения экспериментальной части

работы..................................................... .28 - 37

2.3. Методика проведения исследований...........................38-40

3. РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ И СУММАРНОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ СЕМЕННОЙ ЛЮЦЕРНЫ......................................41-64

3.1. Динамика влажности почвы..................................41-48

3.2. Поливные и оросительные нормы.............................48-50

3.3. Суммарное водопотребление и его структура....................50-53

3.4. Среднесуточное водопотребление и водный режим растений

семенной люцерны...........................................53-59

3.5. Коэффициенты водопотребления...............................59-64

4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЕВ СЕМЕННОЙ ЛЮЦЕРНЫ..................................................65-90

4.1. Фотосинтетическая деятельность посевов люцерны..............65-70

4.2. Накопление корневой массы и симбиотическая активность

растений люцерны...........................................70-76

4.3. Влияние сортовых особенностей, сроков, способов, норм посева и сидератов на формирование высокопродуктивных травостоев люцерны....................................................76-90

5. СОЧЕТАНИЕ РЕГУЛИРУЕМЫХ ФАКТОРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАНИРУЕМОГО УРОЖАЯ СЕМЯН ЛЮЦЕРНЫ.............. 91-110

5.1. Характеристика высокопродуктивных агроценозов семенной

люцерны...................................................91-98

5.2. Показатели характеристики модели растений и агроценоза для получения различных уровней урожайности.....................98-103

5.3. Сочетание факторов для получения запланированного уровня урожайности семян люцерны............................... 103-106

5.4. Основные элементы технологии выращивания люцерны на

семена...................................................106-110

6. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОБОСНОВАННОСТЬ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНО -

ЛОГИИ ВЫРАЩИВАНИЯ СЕМЕННОЙ ЛЮЦЕРНЫ............111 - 123

ВЫВОДЫ....................................................124-126

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ................................. 127

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. . . ................128-141

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................142

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях главная задача орошаемого кормопроизводства - повышение его эффективности и сохранение плодородия почвы. Решение этой проблемы видится в рациональном использовании посевных площадей, оптимальном насыщении их многолетними травами, особенно люцерной - ценнейшей по своим достоинствам культурой. В кормах из люцерны содержится в 1,5 ... 2,0 раза больше протеина, чем в кормах из многолетних и однолетних злаков. Велика и агротехническая роль люцерны. При благоприятных условиях роста и развития она оставляет после себя большое количество корневых и пожнивных остатков, улучшает структуру почвы, накапливает в ней до 160 ... 250 кг/га азота.

Высокая продуктивность люцерны на орошении, универсальность использования ее зеленой массы, повышенное содержание протеина, отзывчивость на орошение и удобрение, многократное скашивание являются важным резервом повышения производства высококачественных кормов. Однако расширение посевных площадей сдерживается недостатком семян люцерны, что приводит к необходимости увеличения их производства.

Ввиду сложившихся за последние годы финансовых затруднений в сельскохозяйственных предприятиях и ухудшения экологической обстановки все более актуальной становится необходимость частичного и даже полного отказа от применения в сельском хозяйстве средств химизации и более широкого использования органических и зеленых удобрений, биологического азота.

Основными предпосылками формирования высокопродуктивных травостоев семенной люцерны на орошаемых землях являются рациональные сочетания регулируемых факторов: водного и пищевого режимов почвы, управление плотностью травостоя, выбор сортов, удобрений, улучшение симбиотиче-ской деятельности с целью формирования таких агроценозов, в которых наиболее полно реализуется генетический потенциал семенной продуктивности люцерны.

Изучению этих вопросов и были подчинены наши исследования, проводимые в 1986 ... 1995 гг. во Всероссийском НИИ орошаемого земледелия. Выполнялись они в соответствии с Государственной отраслевой научно-технической программой "Мелиорация" (0. 52. 01 подпрограмма 1, раздел 01.02.03. Т 15) и НТП "Мелиорация и гидротехника" (подпрограмма 01, раздел 01.01.05), что и определяет народно-хозяйственную значимость полученных результатов.

Цель и задачи исследований. Цель исследований сводилась к разработке режима орошения новых высокопродуктивных сортов люцерны, обеспечивающих без применения минеральных удобрений или при их минимальном участии формирование 0,6.. .0,8 т/га семян этой ценной кормовой культуры.

Программой исследований предусматривалось решение следующих основных задач:

выявить особенности водопотребления и режима орошения люцерны, влияние сидеральных удобрений на формирование урожая семян люцерны, определить сочетание регулируемых факторов, обеспечивающих наиболее полное использование агроклиматических ресурсов зоны и генетического потенциала семенной продуктивности;

обосновать на фонах оптимального режима орошения и сидерального удобрения густоту растений, способствующую формированию высокой индивидуальной и валовой продуктивности агроценоза;

дать оценку влияния сидератов на активизацию симбиотической деятельности и повышение продуктивности растений, плодородия почвы;

определить показатели энергетической и экономической эффективности, экологической безопасности освоения рекомендуемой технологии выращивания семенной люцерны на орошаемых светло-каштановых почвах ВолгоДонского междуречья.

Научная новизна характеризуется комплексной оценкой участия основных урожаеобразующих факторов в реализации семенной продуктивности люцерны: режима орошения, сроков, способов и норм посева с применением для

удобрения почвы сидератов. Это позволило для орошаемых условий ВолгоДонского междуречья определить основные параметры формирования высокопродуктивных агроценозов люцерны с использованием новых сортов.

Практическая значимость исследований заключается в разработке и усовершенствовании основных элементов интенсивной технологии выращивания семенной люцерны с применением зеленых удобрений, точных норм посева, использовании комплекса хозяйственно-ценных признаков новых сортов.

Разработанная технология выращивания люцерны на семена прошла производственную проверку в ОПХ "Орошаемое" и "Россия" Всероссийского НИИ орошаемого земледелия на площади 200 га, а также в хозяйствах Николаевского, Городищенского, Иловлинского районов Волгоградской области.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на научных конференциях Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (1992 -1997 гг.), на Всероссийских семинарах по эффективному использованию орошаемых земель (Волгоград, ВНИИОЗ, 1997, 1998 гг.).

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ. Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 158 страницах машинописного текста и содержит введение, 6 глав, выводы и предложения производству, 10 рисунков, 25 таблиц в тексте и 17 в приложениях. Список использованной литературы включает 155 наименований, в том числе 8 иностранных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

обоснование оптимальной глубины промачивания активного слоя почвы при дифференцированном режиме орошения;

использование зеленых удобрений вместо минеральных или в сочетании с минимальным участием минерального азота;

замена стародавних сортов люцерны новыми сортами интенсивного типа; комплексная оценка основных урожаеобразующих факторов и параметров технологии выращивания семенной люцерны;

<

создание модели формирования агроценоза семенной люцерны для получения урожайности на уровне 0,8 т/га семян,

экологическое, энергетическое и экономическое обоснование технологии выращивания семян люцерны на орошаемых землях Волго-Донского междуречья.

ОСОБЕННОСТИ ВЫРАЩИВАНИЯ СЕМЕННОЙ ЛЮЦЕРНЫ НА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ (обзор литературы)

1.1. Основные зоны возделывания люцерны на орошаемых землях

В мировом земледелии люцерна является древнейшей кормовой культурой. Родиной люцерны считают Персию (А. А. Гроссгейм, 1945; К. Ыегн^, 1971). Благодаря высокой пластичности и способности приспосабливаться к различным экологическим условиям люцерна завоевала большую зону возделывания. Ее выращивают более чем в 80 странах всех континентов земного шара.

В нашей стране благодаря большому разнообразию видов и экологических типов, люцерна имеет самый широкий ареал возделывания по сравнению с другими многолетними травами (Т. Г. Гриценко, Ф. А. Соколов, 1950; М. И. Тарковский, 1952; П. А. Лубенец, 1956; Ю. Д. Зыков, 1965; П. Л. Гончаров, 1971; Г. И. Дохман, 1979; Б. П. Михайличенко, 1995).

Успешное выращивание люцерны невозможно без учета ее биологических особенностей. Эта бобовая культура среднетребовательна к плодородию почвы, но лучше растет и развивается при наличии достаточного количества основных элементов питания.

Растения люцерны светолюбивы. Наиболее чувствительны они к свету в период всходы - ветвление и в фазу цветения. Для травостоя люцерны важно общее количество поступающего солнечного света на поверхность посева и возможность освещения лучами листьев и стеблей нижнего яруса, что определяет общую продуктивность фотосинтеза. Люцерна - растение длинного дня. Поэтому при продвижении на север, ее вегетационный период удлиняется, семенная продуктивность резко снижается. Преимущественной зоной товарного семеноводства являются южные районы страны, а именно Северный Кавказ, Нижнее и Среднее Поволжье, Южный Урал и др. (С. С. Шаин, П. И. Богданов и др., 1963; Ф. М. Куперман, 1977; П. П. Вавилов, Г. С. Посыпанов, 1983; П. Л. Гончаров, П. А. Лубенец, 1985; Н. Т. Таймазов, 1987; В. Ф. Унгенфухт, 1996).

Рост и развитие растений из семян начинается при температуре 2 ... 3° С, но для нормального их протекания требуется температура почвы не менее 10 ... 15° С. В опытах Всероссийского НИИ кормов семена люцерны при температуре 3° С начинают прорастать лишь через 25 ... 30 дней после посева, при температуре 5° - через 15, 8° - через 5 дней. При среднесуточной температуре 20° С через 3 дня проросло 96, через 7 и 10 дней - 97 ... 99%, при среднесуточной температуре 30° С - соответственно 65, 74 и 77% семян. Оптимальной температурой прорастания семян люцерны считается 15 ... 20° С (А. М. Фоканов, 1974).

На Украине (В. И. Жаринов, 1990) летом на поверхности почвы температура часто повышается до 50 ... 60° С, что вызывает гибель всходов люцерны летних посевов. Аналогичное явление наблюдается и в Нижнем Поволжье, где сроки летних посевов из-за высоких температур сдвигаются на первую половину августа (Г. А. Медведев, 1989; В. Н. Чурзин, 1990)

Люцерна отличается жаровыносливостью и при орошении может выдерживать температуру воздуха до 50°С. Наблюдениями многих исследователей установлено, что наиболее интенсивно цветут и раскрываются цветки люцерны в ясные солнечные дни со среднесуточной температурой 26 ... 34° С (А. К. Федоров, 1989; М. И. Волошин, 1998 и др.).

В работах по биологии люцерны многие исследователи уделяют особое внимание вопросам цветения и опыления. Большинство из них (А. А. Алмания-зов, 1960; Ю. Д. Зыков, 1965; П. Л. Гончаров, 1962 и др.) приходит к заключению, что семенная продуктивность люцерны находится в прямой зависимости от качества пыльцы и наличия насекомых - опылителей. М. Ф. Лупашку (1988), ссылаясь на исследования французских ученых, отмечает положительное воздействие повышенных температур воздуха на прохождение фаз цветения, опыления, быстроту созревания и всхожесть семян.

Люцерна сочетает высокую жаростойкость с хорошей зимостойкостью. Устойчивость растений к морозу зависит от многих факторов: возраста, глубины залегания корневой шейки и запасов пластических веществ в ней, типа почвы, особенностей роста и агротехники возделывания. По данным О. П. Родчен-

ко (1961) люцерна в Иркутской области при летних сроках посева оказалась более зимостойкой, чем при весенних и отличалась большей устойчивостью против корневых гнилей. Автор объясняет повышенную зимостойкость этих растений тем, что они развиваются в условиях укорачивающегося дня, сохраняя в покоящемся состоянии зимующие почки. Уменьшение цикла развития в конце лета и осенью повышает морозостойкость растений в условиях снижения температуры. В совокупности это приводит к торможению ростовых процессов и накоплению в зоне кущения, корнях, почках корневой шейки Сахаров, от количества которых зависит противодействие тканей отрицательным температурам.

Наряду с засухоустойчивостью люцерна очень хорошо отзывается на увлажнение. По данным Ю. Д. Зыкова (1978), В. И. Букина, В. П. Иванова, М. И. Тарковского (1984) семенам люцерны для прорастания требуется влага в количестве, которое равно 150% их массы в сухом состоянии. При такой обеспеченности водой процент проросших семян при температуре 15 ... 17° С на десятый день после посева достигает 99,8%.

Избыток почвенной влаги, как и ее недостаток, вызывает физико-биохимические изменения всех органов вегетирующих растений и корневой системы в первую очередь. При достаточном количестве почвенной влаги корневая система люцерны формируется в верхних слоях, при пониженной влаго-обеспеченности наблюдается интенсивный рост корней, которые на легких почвах могут проникать на глубину от 2 до 6 м и использовать грунтовые воды. Избыточное увлажнение и близость грунтовых вод отрицательно влияют на продуктивность травостоя и приводят к его изреживанию (С. П. Невский, 1969; Н. С. Ягияев, 1971; Г. М. Гусейнов, Б. М. Алиев, Н. Г. Надиров, 1976; Г. М. Казанцев, 1977; А. С. Кружилин, 1977).

Рассматривая биологические основы продуктивности растений, А. С. Кружилин (1977) отмечал исключительное значение воды в формировании урожая: "Она - растворитель минеральных веществ и среда всех процессов в

растении, при недостатке воды все физико- химические процессы замедляются, а при отсутствии воды в доступных формах полностью приостанавливаются.

Наибольшие урожаи семян люцерны формируются при дифференциации водного режима почвы с поддержанием высокого порога увлажнения 70 ...75% НВ до цветения со снижением его до 60 ... 65% в фазу цветения (М. Н. Багров, 1965; Ю. Д. Зыков, 1965; Г. К. Льгов, 1966; А. Г. Ларионов, 1966; Н. И. Ромен-ская, 1972; С. Б. Анищенко, 1977; А. Ф. Иванов, Г. А. Медведев, 1977; В.Н. Чурзин, 1988 и др.).

Учитывая биологические особенности люцерны, ее можно выращивать в разных зонах страны, порой резко отличающихся по природным условиям. Наиболее благоприятны в России для семеноводства люцерны степные районы Краснодарского и Ставропольского краев, Ростовской и Воронежской областей, Дагестана.

С развитием орошения южные районы Поволжья стали базой для производства семян люцерны. Безморозный период здесь составляет 150... 180 дней, сумма положительных температур за вегетацию колеблется от 2800 до 3600° С,

'•у

приход солнечной радиации - от 190 до 230 Кдж/см (И. П. Кружилин,1976).

По расчетам И. П. Кружилина (1982), Г. А. Медведева (1982), А. Ф. Иванова, ,В. И. Филина (1984), В. Н. Чурзина (1990) КПД ФАР на посевах орошаемой люцерны может достигать 4 - 5%, а продуктивность - 2,28 - 2,40 т/га семян или 25,2 - 33,6 т сухой надземной массы.

Однако в производственных условиях урожаи семян люцерны в среднем по региону не превышают 0,10 - 0,30 т/га, что свидетельствует о необходимости дальнейшего совершенствования элементов технологии выращивания семенной люцерны на орошаемых землях, обеспечивающих реализацию потенциала продуктивности за счет рациональных сочетаний доз удобрений с оросительной водой, снижения негативного воздействия, сорняков, вредителей и болезней, использования совреме