Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Создание устойчивых по урожайности агрофитоценозов с участием разных по скороспелости сортов клевера лугового и видов злаковых трав для использования в зеленом и сырьевом конвейерах

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Гончарова, Ирина Валериановна, Москва

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

НАУК

Всероссийский научно-исследовательский институт кормов имени В.Р.Вильямса

ГОНЧАРОВА ИРИНА ВАЛЕРИАНОВНА

Создание устойчивых по урожайности агрофитоценозов с участием разных по скороспелости сортов клевера лугового и видов злаковых трав для использования в зеленом и сырьевом конвейрах.

Специальность 06.01.09 - растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва , 1998 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение ...4

ГЛАВА I. Обзор литературы.

1.1. Ареал распространения и значение многолетних бобовых и злаковых трав в создании прочной кормовой базы в Нечерноземной зоне

Рф ...6 1.1.1. Особенности возделывания многолетних бобовых и злаковых трав в одновидовых и смешанных агрофитоценозах. 7

1.2. Агробиологическая характеристика основных видов

многолетних бобовых и злаковых трав. д

1.3. Режимы скашивания многолетних трав и их влияние на продуктивность и питательность одновидовых и смешанных агрофитоцено-

зов- ...12

ГЛАВА II. Условия, материал и методика проведения исследований.

2.1. Агрометеорологические условия. ...15

2.2. Материал и методика исследований. ...18

ГЛАВА III Биологические особенности роста и развития многолетних бобовых и злаковых трав.

3.1. Результаты фенологических наблюдений. ...22

3.2. Формирование фотосинтетического аппарата у сортов клевера лугового и видов многолетних злаковых трав в одновидовых и смешанных агрофитоценозах . 27

ГЛАВА IV. Особенности формирования урожая в одновидовых и смешанных агрофитоценозах клевера лугового и злаковых трав.

4.1. Продуктивность разнопоспевающих сортов клевера лугового и

видов многолетних злаковых трав в одновидовых и смешанных аг- ...36 рофитоценозах в первый и второй годы пользования травостоем в зависимости от режимов скашивания.

4.2. Ботанический состав агрофитоценозов в зависимости

от видового и сортового состава и режимов скашивания. ...41

ГЛАВА V Протеиновая и энергетическая ценность сортов клевера лугового и видов злаковых трав в одновидовых и смешанных агрофитоценозах.

5.1. Химический состав разнопоспевающих сортов клевера лугового и видов многолетних злаковых трав в одновидовых агрофитоценозах и взаимовлияние компонентов травосмесей при различных режимах ^ скашивания травостоев.

5.2. Продуктивность, белковая ценность и энергетическая питательность одновидовых и смешанных агрофитоценозов многолетних бобовых и злаковых трав при различных режимах скашивания ^д травосмесей при двухгодичном пользовании травостоями.

ГЛАВА VI. Особенности использования разнопоспе вающих сортов клевера лугового и видов злаковых трав в зеленом и сырьевом конвейерах. ...94

ГЛАВА VII. Биоэнергетическая эффективность возделывания разнопоспевающих сортов клевера лугового в од-новидовых и смешанных агрофитоценозах. ...97

ГЛАВА VIII. Производственная проверка результатов исследований. ..100

ВЫВОДЫ ..103

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ ..105

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ..106

Введение.

В Нечерноземной зоне Российской Федерации из многолетних бобовых трав доминирующее положение занимает клевер луговой-4,2 млн.га. из 8,2 млн.га. многолетних трав. В связи с дефицитом азотных удобрений и их дороговизной в структуре укосных площадей многолетние бобовые травы должны занимать не менее 70-80%, что позволит одновременно решить проблему растительного белка для животноводства.

В настоящее время селекционерами ВНИИ кормов выведены сорта клевера, которые по развитию можно отнести к ультрараннеспелому типу (Ранний -2, Марс, Трио). По наступлению фаз вегетации они на неделю опережают существующие раннеспелые сорта(ВИК-7) и почти на 3 недели -позднеспелые (Московский -1). Ультрараннеспелые сорта клевера устойчиво держатся в травостое, но в отдельные года в процессе перезимовки могут значительно изре-живаться, что отрицательно отражается на продуктивности одновидовых ценозов.

Поэтому была поставлена задача: на основе использования сортов клевера лугового с высокими адаптивными свойствами сконструировать агрофито-ценозы, обеспечивающие повышение устойчивости полевого травосеяния. Продуктивность двойных и более сложных агрофитоценозов обычно обусловлена более полным использованием экологических условий компонентами растительного сообщества. Причем, создание высокопродуктивных травосмесей зависит от конкурентной способности, входящих в ее состав ценотипов. Обычно отрицательное воздействие ценотипов друг на друга в смешанных агрофитоце-нозах в значительной степени обусловлено различиями в скорости формирования надземных органов, что приводит к затенению отдельных особей, усиливает конкуренцию за влагу и элементы питания.

В полевых севооборотах, где многолетние травы занимают ограниченное количество полей, чаще всего практикуют возделывание двойных травосмесей, состоящих из бобового и злакового компонентов. Однако для получения из травосмесей высокопитательной кормовой массы необходимо, чтобы у компонентов максимально совпадала укосная спелость.Для бобовых трав оптимальной укосной спелостью считается бутонизация растений, для злаковых -выметывание генеративных органов.

При более раннем достижении клевером луговым фазы бутонизации содержание сырого протеина и обменной энергии в сухом веществе бывали выше, но зеленая масса при этом содержит большое количество влаги, что затрудняет заготовку из нее таких объемистых кормов как сенаж и сено, ведет к большим потерям питательных веществ в процессе "голодного обмена". Многолетние злаковые травы после фазы выметывания (колошения) интенсивно грубеют, а содержание сырого протеина в первом укосе даже на фоне максимально возможной дозы азотных удобрений (N120 под укос) не превышало 8,4 -11,8% на сухое вещество, что недостаточно для удовлетворения потребности в питательных веществах высокопродуктивных дойных коров и откормочного молодняка. Поэтому в наших исследованиях при оценке продуктивности и питательной ценности агрофитоценозов было принято два режима их скашивания -в фазе выметывания злакового и в фазе массовой бутонизации бобового компонентов.

Актуальность. В центральном регионе клевер луговой возделывают в одновидовых и смешанных агрофитоценозах. Однако принципы и критерии конструирования высокопродуктивных агрофитоценозов разработаны недостаточно, особенно применительно к сортам нового поколения (сорта ультрараннеспелого типа Марс, Ранний-2, Трио), которые могут широко использоваться в системе зеленого и сырьевого конвейеров для производства и заготовки кормов с высокой протеиновой и энергетической питательностью.

Новизна. В условиях Центра Нечерноземной зоны впервые дана оценка агрофитоценозам с участием разнопоспевающих сортов клевера лугового, в том числе ультрараннеспелого сорта клевера нового поколения Марс, и видов злаковых трав. Проделана работа по наиболее удачному конструированию смешанных агрофитоценозов. Определены режимы использования одновидовых и смешанных травостоев, обеспечивающих устойчивое получение кормовой массы с содержанием в 1 кг сухого вещества 14-15% сырого протеина и 10-10,5 МДж обменной энергии.Дана оценка питательной ценности агрофитоценозов в зависимости от режимов скашивания.

Подготовлена схема зеленого конвейера, который позволит обеспечить поступление растительного сырья в течение 100-108 дней.

Цель и задачи исследований. Целью наших исследований было подобрать к разнопоспевающим сортам клевера лугового виды злаковых трав для создания устойчивых по урожайности агрофитоценозов с высокой кормовой продуктивностью.В связи с этим на изучение были поставлены следующие задачи:

-дать оценку агрофитоценозам с участием разнопоспевающих сортов клевера лугового и злаковых трав и на ее основе подобрать к ультрараннеспелому сорту клевера нового поколения Марс, раннеспелому ВИК 7 и позднеспелому Московский-1 наиболее оптимальные злаковые компоненты для получения устойчивых по урожайности энерго- и ресурсоэкономных агрофитоценозов;

-разработать режимы использования травостоев, позволяющих получить кормовую массу, соответствующую запланированным параметрам по содержанию сырого протеина -14-15% и обменной энергии -10-10,5 МДж/кг сухого вещества;

-на основании проведенных исследований разработать зеленый и сырьевой конвейеры, обеспечивающие бесперебойное получение кормовой массы в течение 100-108 дней.

Практическая ценность. Выявлены травосмеси с устойчивой высокой урожайностью сухого вещества. Подобраны злаковые компоненты для разнопоспевающих сортов клевера лугового (Марс, ВИК 7, Московский -1), позволяющие при определенных режимах скашивания травостоев получать урожаи с повышенным содержанием сырого протеина и обменной энергии. Разработана схема зеленого и сырьевого конвейеров с использованием разнопоспевающих сортов клевера и видов злаковых трав, позволяющего обеспечивать скот высокопитательными кормами в течение 100-108 дней.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на научно-техническом совете ВНИИ кормов им.В.Р.Вильямса (1997 г), на Международном совещании 2 -4 июля 1998 г. в г.Новгороде.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы три статьи.

ГЛАВА I. Обзор литературы.

1.1. Ареал распространения и значение многолетних бобовых и злаковых трав в создании прочной кормовой базы в Нечерноземной зоне РФ.

Многолетние сеяные травы имеют большое значение в создании прочной кормовой базы. Они являются основным источником поступления зеленого корма, используются при производстве травяной муки, гранул, брикетов, силоса, для приготовления сенажа и сена.

Важное место в создании устойчивой кормовой базы должны занять зеленые конвейеры из многоукосных травостоев. При достаточной площади улучшенных сенокосов сырьевые конвейеры могут полностью обеспечить потребность животноводства в высококачественном корме в течении всего летнего периода ( В.С.Стефанов, 1980; В.В.Козлов, В.Д.Абалиев и др., 1986; А.А.Кутузова, Н.В.Жезмер, 1990; И.П.Проскура и др., 1990).

Многолетние травы являются ведущими кормовыми культурами Нечерноземной зоне России, где они занимают 8,2 млн.гг. пашни. Причем, особую ценность в этом регионе представляют многолетние бобовые травы, которые при соблюдении агротехники дают высокобелковые энергетические корма и служат основным источником балансирования объемистых кормов в целом и по переваримому протеину. Из многолетних бобовых трав доминирующее положение в Нечерноземной зоне занимает клевер луговой -30 -40% посевных площадей (Г.В.Благовещенский, 1978, 1988; Н.Ф.Мусетова, 1989).

Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями многолетние бобовые травы для формирования биомассы практически не нуждаются в азотных удобрениях, а за счет накопления симбиотического азота в корневых и стерневых остатках служат хорошими предшественниками для большинства культур севооборотов (Г.Вернер, 1930; М.Федоров, 1948; Е.Ф.Березова, 1959; П.А.Сергеев и др., 1963; П.А.Сергеев, 1965; Н.А.Мухина, З.И.Шестиперова, 1978; J.Mytton, D.Hughes, 1984; J.Mytton, 1987). Включение клевера лугового в севооборот позволяет использовать преимущества плодосмена, повышает урожаи последующих культур. Так, в Нечерноземной зоне урожайность озимой ржи после клевера обычно повышается на 0,7 -1,0 т/га, а яровых по обороту пласта на 0, 4 -0,5 т/га. Об этом свидетельствуют данные 50 -летнего опыта МСХА им. К.А.Тимирязева, где включение клевера в севооборот позволило без внесения минеральных удобрений получать 1,4 т зерна озимой ржи с 1 га. Улучшается и плодородие почвы, снижается потребность в техническом азоте и, в конечном итоге, все это способствует интенсификации земледелия и животноводства (М.И.Тарковский, 1952; Г.Я.Гринблат, 1982; М.А.Смурыгин, 1982; А.А.Кутузова, 1983). Виднейший советский ученый академик Д.Н.Прянишников писал, что 1 га хорошего клевера может дать 150 -160 кг азота в год. А современные высокоинтенсивные сорта в условиях орошения могут давать до 230 кг азота на 1 га (A.C. Новоселова, 1986; Г.В.Благовещенский, 1988; В.И.Мироненко и др., 1990;

Г.Д.Харьков, С.С.Черепнина,1990; В.Н.Шлапунов, 1991). Использование многолетних бобовых трав в кормлении скота позволяет сбалансировать рационы по переваримому протеину. Например, в 1 кг сухого вещества клевера лугового раннеспелого типа в фазах стеблевания, бутонизации и цветения содержится соответственно 1,1; 1,0 и 0,9 корм, ед., 180, 147 и 116 г переваримого протеина (Справочник, 1993).

Злаковые травы по сравнению с бобовыми значительно меньше содержат белка, но на фоне повышенных доз азотных удобрений они способны давать высокие урожаи зеленой массы и повышать в ней содержание белка. В опытах Литовского НИИ земледелия при внесении на 1 га по 120,240 и 360 кг д.в. азотных удобрений урожай сухого вещества ежи сборной составил соответственно 66,2; 88,7; 102,4 ц/га при содержании сырого протеина в кормовой массе 17,7; 16,4 и 19,1% (В.М.Голушко и др., 1985; В.Н.Шлапунов, 1991).

Однако, многими исследователями установлено, что внесение высоких доз азотных удобрений под чистые посевы злаковых трав для получения урожая с повышенным содержанием белка экономически не оправдано (С.П.Смелов, 1966; Н.Г.Андреев, 1977; В.А.Смирнов и др., 1977; В.И.Айзенберг, 1978; Э.Д.Горина, С.И.Слепичев, 1982; Г.В.Благовещенский, 1990; D.Smith, 1978; Meinsen, 1981). Прежде всего это связано с дефицитом азотных удобрений, их дороговизной, а также нехваткой технических ресурсов в хозяйствах (Ф.Н.Агаев, 1984; М.П.Моргулина, Т.Ф.Митюрова, 1984). Исследованиями установлена целесообразность возделывания клевера лугового в травосмесях, что обеспечивает получение более стабильных урожаев кормовой базы по годам пользования травостоями (J.Kohnlein et al, 1953; Е.Klapp, 1965; N.Mott, 1968; Lampeter, 1968; E.KIapp, 1971; N.Mott, G.Muller, 1971; Линник, 1971; П.А.Сергеев, Г.Д.Харьков, А.С.Новоселова, 1973; Н.П.Крылова, 1974; Welty, 1979; D.Wilman, N.Mzanane, 1982; А.А.Кутузова, 1982; Р.О.Будтуев, 1989; В.А.Тюльдюков и др., 1996).

1.1.1. Особенности возделывания многолетних бобовых и злаковых трав в одновидовых и смешанных агрофитоценозах.

Клеверозлаковые смеси широко используются в травосеянии как в нашей стране, так и за рубежом (Н.П.Крылова, 1974; В.А.Подсвирова, 1975; Н.Ф.Мусетова, 1989; Н.Д.Кузьминский, 1991; В.А.Тюльдюков и др., 1994; J.Kohlein, R.von Spreckelsen, 1953; E.KIapp, 1971; L.Weltyel, 1979; D.Wilman, N.Mzanane, 1982).

За последние годы в ряде стран (Великобританмя, ФРГ, Румыния) достигнуты значительные успехи при использовании простых травосмесей ( из 2-3 видов трав). В Германии клеверозлаковые смеси оказались более перспективными, чем одновидовые посевы клевера или злаков. Клеверозлаковые смеси при 3-летнем использовании позволяют решить проблему рационального использования азота и получить корм со сбалансированным соотношением белка и ymeBOflOB(Meinsen, 1981).

Следует отметить преимущество, в большинстве случаев, смешанных сообществ перед одновидовыми и в уровне урожаев: смешанные посевы трав полнее используют наземное и подземное пространство и жизненно необходимые факторы среды (Н.О.Иванкж, 1928; М.И. Тарковский, 1952; П.А.Сергеев и др., 1958). Так, в опытах ВНИИК, в среднем за 3 года клевер луговой в однови-довом посеве (16 кг/га) обеспечил получение с 1 га 66,3 ц сухого вещества, а в

травосмеси ( 12 кг/га -клевер + 4 кг/га тимофеевка луговая) -80,3 ц, в т.ч. 43,7 ц клевера (Ю.К.Новоселов, Г.Д.Харьков, 1987).

В полевом опыте, проведенном на Черновицкой ГСХОС, на светло -серых оподзоленных почвах в 8-польных севооборотах клевер луговой в одно-видовых посевах в среднем за ротацию обеспечил сбор 550 ц/га зеленой массы или 105 ц/ra к.ед. и 14,6 ц/га переваримого протеина, а в смеси с тимофеевкой луговой соответственно 562, 111 и 13,5 ц/га (И.П.Проскура, А.А.Бабич и др., 1978).

Корма из бобово -злаковых травосмесей содержит более высокое, по сравнению со злаковыми, количество минеральных элементов. На основе обобщения данных 24 экспериментов было установлено, что ежедневные привесы молодняка при скармливании бобово -злаковых смесей на 0,14 кг в сутки на голову больше в сравнении со злаковыми травами, удобренными азотом. Производство мяса на бобово -злаковых травах составило в среднем 385 кг/га. Урожайность сухого вещества бобово -злаковых травостоев зависит от их состава. Обычно требуется внесение N 200 на злаковые травы, чтобы произвести 400 кг/га мяса эквивалентно бобово -злаковым травосмесям (Э.Клапп, 1961; Г.В.Благовещенский, 1988).

По сводке результатов опытов 82 научно -исследовательских институтов разных зон Российской Федерации урожай с травосмесей получен в среднем на 14,4 % выше, а во многих случаях и на 25%, чем в одновидовых посевах (И.В.Ларин, 1969). Смеси трав менее подвержены неблагоприятным погодным условиям, чем чистые их посевы. То же замечено и в отношении повреждения растений вредителями и болезнями (D.Maxwell, 1971; В.Б.Жезмер, 1987; Л. С.Антонова, 1982; W.Lampeter, 1967;W.Lampeter, W.Rotschke, 1973).

Ученые разных стран экспериментально подтвердили образование под травостоями из смесей трав оптимального водн