Актуальность работы. Территория Саратовской области весьма неоднородна по почвенным и климатическим условиям. Ее заволжские районы отличаются резкой континентальностью и суровостью климата, глинистым и тяжелосуглинистым почвенным покровом в сочетании с солонцами и содержанием гумуса от 1,7 до 4,5%. Частая повторяемость засух — существенная черта здешней погоды, определяющая неустойчивость в производстве зерна и кормовой продукции.
Сложившаяся специализация заволжских хозяйств на производстве зерна и животноводческой продукции, определила и структуру посевов. В основном это зерновые культуры (пшеница, ячмень, кукуруза), а из кормовых люцерна. И только в некоторых хозяйствах Заволжья встречаются незначительные посевы зернобобовых культур, удельный вес которых в структуре посевов, в лучшем случае, составляет 0,3−0,5%. Отсюда, создаваемые концентрированные, сочные и другие виды кормов не сбалансированы по переваримому протеину, не обеспечивают биологическую потребность животных в жиз-ненноважных аминокислотах и ценных элементах, что ведет к повышению себестоимости и снижению доходности животноводства.
Увеличение посевов гороха, чины, нута, вики, сои в этом отношении является самым дешевым и доступным источником биологически ценного белка и дефицитных аминокислот.
Зернобобовые культуры, обладая активными симбиотическими свойствами, обогащают почву органическим веществом и азотом, являются хорошими предшественниками для большинства культур в севообороте, что очень важно в агротехническом отношении и с точки зрения экономии затрат на энергоемкие азотные удобрения.
Успешное возделывание зернобобовых культур — это решение некоторых проблем экологического характера. Биологический азот практически полностью утилизируется живыми организмами, что резко сокращает содержание нитратов в почвенных и грунтовых водах. Однако, некоторые морфобиоло-гические особенности отдельных видов этой группы культур затрудняют применение индустриальных способов их производства: они слабо устойчивы против полегания, проявляют сильную зависимость цветения и формирования бобов от складывающихся погодных условий, имеют высокую степень поражаемости болезнями и вредителями, отсутствие синхронности в созревании и др.
В этом отношении исследования и сравнительная оценка видов и сортов гороха и других зернобобовых культур по зерновой продуктивности и урожайности зеленой массы при разных сроках и способах посева в одновидо-вых и смешанных агроценозах актуальны. Изучение возможности использования гороха в одновидовых и смешанных посевах в качестве подсевной и пожнивной культуры, в поукосных и уплотненных ценозах, выявление биотехнологических параметров и разработка энергосберегающих и экологичных агротехнологий для создания высокопродуктивных агроценозов является актуальной задачей современного растениеводства.
Цель и задачи исследований. Основная цель диссертационной работы состояла в выявлении и подборе наиболее продуктивных видов и сортов зернобобовых, зерновых и других культур для одновидовых и смешанных агроценозов в условиях сухостепного Заволжья и разработке адаптивных приемов их выращивания в смешанных, уплотненных, поукосных и пожнивных посевах.
В связи с этим в работе ставились следующие задачи:
— выявить и подобрать для смешанных, уплотненных и промежуточных посевов с горохом наиболее адаптивно совместимые культуры;
— изучить особенности роста и развития видов и сортов гороха в одновидовых, смешанных, уплотненных и повторных посевах;
— изучить фотосинтетическую и симбиотическую продуктивность гороха в чистых и смешанных посевах;
— установить биохимическую изменчивость кормовой продукции гороха в одновидовых и смешанных агрофитоценозах;
— определить агробиологические параметры наиболее урожайных агро-фитоценозов и разработать приемы оптимизации их продукционных процессов в простых, сложных, основных, поукосных и пожнивных посевах (сроки и способы посева, нормы высева и соотношения компонентов в смесях и др.);
— дать агроэнергетическую и экономическую оценку адаптивным приемам традиционных, поукосных и пожнивных технологий выращивания гороха в чистых и смешанных агроценозах на южных черноземах и каштановых почвах сухостепного Заволжья.
Научная новизна. По результатам комплексных научных исследований 1985;2000 гг. дано теоретическое обоснование формирования высокопродуктивных одновидовых и смешанных агроценозов гороха в традиционных, поукосных и пожнивных посевах. Впервые в условиях засушливого сухостепного Заволжья изучена фотосинтетическая и симбиотическая продуктивность гороха в чистых и смешанных посевах. Установлена биохимическая изменчивость кормовой продукции гороха от видового, сортового и возрастного состава агрофитоценоза. Впервые наиболее полно изучено влияние сроков, способов и норм посева, минеральных удобрений и бактериальных препаратов на продуктивность гороха в одновидовых и сложных агрофитоценозах основных и промежуточных посевов. Дана агроэнергетическая и экономическая оценка разных приемов их возделывания.
Основные положения, выносимые на защиту:
• биологические и агроэкологические основы создания высокопродуктивных одновидовых и смешанных фитоценозов гороха в основных и промежуточных посевах в условиях сухостепной зоны Саратовского Заволжья;
• приемы адаптивных технологий возделывания гороха в одновидовых и смешанных агроценозах в традиционных, повторных и уплотненных посевах;
• агроэнергетическая и экономическая оценка приемов возделывания одновидовых и смешанных агроценозов гороха в основных и промежуточных посевах.
Практическая ценность и реализация результатов исследований.
На основании проведенных исследований выявлены и рекомендованы производству высокоурожайные кормовые смеси гороха с мятликовыми культурами, подсолнечником и горчицей для основных, промежуточных посевов, обеспечивающие получение с поливного гектара до 12,3 т сухого вещества и 1,49 т переваримого протеина.
Разработана и апробирована в производстве технология возделывания гороха в смешанных посевах с овсом, ячменем, просом, суданской травой, кукурузой, подсолнечником в основных, поукосных и пожнивных посевах, обеспечивающая до 64,6−72,2 т/га зеленой массы. Разработанные приемы технологии выращивания гороха в основных и повторных, простых и сложных агроценозах обеспечивают воспроизводство плодородия почвы, биоло-гизацию и экологизацию растениеводства, экономию материально-технических средств и получение дешевой высокобелковой продукции.
Результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены в хозяйствах Саратовской области, включены в областные рекомендации по возделыванию сельскохозяйственных культур, используются в учебном процессе Саратовского государственного аграрного университета им. Н. И. Вавилова.
Результаты научных исследований автора получили отражение в Методических учебных пособиях «Растениеводство» (4.2. Зерновые культуры, 1998; Ч. З. Зерновые бобовые культуры, 1999; 4.4. Масличные и эфиромас-личные культуры, 1999) — в материалах III Международной научно-производственной конференции (Т.2. Продуктивность зернобобовых культур на каштановых почвах Саратовского Заволжья, — Пенза, 2000) — в сборнике материалов Международной научно-практической конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства в изменяющихся экономических и экологических условиях в XXI веке», «Симбиотическая активность зернобобовых культур в зависимости от условий и приемов выращивания» — (Биоэнергетическая эффективность создания высокопродуктивных агроценозов зернобобовых культур — Пенза, 2000) и других изданиях.
Апробация и публикации в печати. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались на научно-практических конференциях Саратовского ГАУ им. Н. И. Вавилова (1988;2002 гг.) — III Международной научно-производственной конференции «Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений» (Пенза, 2000) — Международной научной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства в изменяющихся экономических и экологических условиях в XXI веке (Пенза, 2000) — IV Международного симпозиума «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования (Москва 2001 г.) — областных и районных агроэкономических совещаниях.
По материалам диссертации опубликовано 16 работ.
156 ВЫВОДЫ.
1. При правильном подборе и оптимальном сочетании в посевах адаптированных сортов, применении адаптивных технологий их возделывания горох в условиях степной и сухостепной зон Саратовского Заволжья обеспечивает гарантированный урожай высокобелкового зерна в 3,89 т/га и зеленой массы в 20,4 т/га.
Из агротехнических приёмов, определяющих продуктивность гороха в основных, промежуточных, чистых и смешанных посевах, ведущее значение имеют: подготовка семян, сроки, способы и нормы посева, состав и соотношение компонентов в смешанных и совмещённых агрофитоценозах.
2. Ранневесенние сроки посева сортов укосного и зернового гороха обеспечивают наибольшую полноту всходов (82%), развитие наиболее высокостебельных растений с высоким прикреплением нижних бобов (на 17,7% выше, чем на растениях более поздних посевов), развитие наибольшей листовой поверхности и массы (до 46,8 тыс. м /га), наиболее продуктивную корневую систему и симбиотический аппарат (210,18 г/м2). В опытах (в среднем за 1993—1998 гг.) разница между крайними вариантами по урожайности составила 0,88 т/га, т. е. урожайность гороха на поздних весенних посевах (с запозданием на 20 дней после раннего срока) оказывалась в 2 раза ниже урожайности ранних посевов.
Но при ранних сроках посева сорта гороха отличались более продолжительной вегетацией, несколько меньшим накоплением белка и зольных веществ в зерне.
3. Анализ биометрических параметров роста и развития растений показал, что сорта укосного и зернового гороха до цветения имеют быстрый темп развития. Так, среднесуточные приросты растений в высоту составляют 1,01,6 см. Максимальная площадь листьев и наибольшее накопление сухой биомассы у изучаемых сортов гороха приходится на фазу налива семян. Внесение предпосевного удобрения увеличивает площадь листьев в период их максимума на 5,2—8,4 тыс. м /га, а ФП — на 6,3—22,1%.
4. Установлено влияние густоты посева на морфологическую структуру растений и их фотосинтетическую деятельность. На сравнительно загущенных посевах (до 1,6 млн. растений/га) формируются более высокорослые растения с закладкой нижних бобов до 45 см от корневой шейки.
Максимальная площадь листьев формировалась при норме высева семян.
2 2 1,2 млн. шт. на 1 га — 37,2 тыс. м /га, при ФП — 2,64 млн. м дн./га.
Сбор сухой биомассы с таких вариантов достигал 6,42 т/га или 131 ГДж/га.
5. Выявлена высокая корреляционная зависимость величины фотосинтетического потенциала от площади листьев (г=0,997), максимальное проявление которой достигается на фосфорно-калийном фоне (Р30К30) в сочетании с обработкой семян ризоторфином и молибденом.
6. Фотосинтетическая деятельность гороха в смешанных агрофитоценозах с ячменём, овсом, суданской травой и подсолнечником выше, чем в одновидовых посевах. Лучшие показатели были в смешанных посевах укосного гороха с суданской травой, где площадь листовой поверхности составила 58,6.
7 2 тыс. м7га, ФП 2,34 млн. м дн./га.
7. Установлено, что длина корней у сортов гороха почти не изменяется в зависимости от степени увлажнения корнеобитаемого слоя. По протяжённости корневая система гороха на каштановых почвах в слое 0—30 см составляла в среднем за годы испытания (1996 -1998 гг.) 28,58 м/дм .
Продолжительность и интенсивность выделения пасоки у сортов гороха колеблется от 31 до 40 дней и находится в тесной зависимости от складывающихся погодных условий, её суммарный выход коррелирует с продуктивностью растений.
8. Симбиотическая деятельность гороха варьирует в зависимости от сроков, норм посева, обеспеченности посевов фосфором, калием и микроэлементами. Продолжительность активного симбиоза у гороха составляла 58— 75 дней. Высев инокулированных семян на фоне фосфорно-калийного удобрения увеличивал размеры и активность симбиотического аппарата: сухая масса клубеньков с 1 м² посева достигала 5,75 г, что соответствует накоплению 132,25 кг/га симбиотического азота. Установлена тесная корреляционная зависимость между количеством активных клубеньков на корнях растений и их продуктивностью (г=0,896).
9. Максимальным накоплением перевариваемого протеина в биомассе сложных агрофитоценозов выделяются смеси укосного гороха (1,4 млн.) с суданской травой (1,6 млн.) — 872 кг/га. Максимальная обеспеченность кормовой единицы переваримым протеином (1111) отмечена в одновидовых посевах гороха (159 г).
10. Максимальная урожайность зернового гороха — 3,89 т/га — была достигнута при густоте стеблестоя 1,15 млн. растений/га (результаты за 6 лет испытаний 1993—1998 гг.). Минимальный урожай сформировался при плотности посева 0,6 млн. растений на 1 га. Потенциальная продуктивность репродукции растений современных сортов гороха (Неосыпающийся 1, Зерно-градский неосыпающийся, Орловчанин, Укосный 7, Зарянка) высока, однако её реализация даже в условиях достаточно влажных лет составляет не более 32−42%. Решающая роль в формировании зерновой продукции принадлежит бобам нижнего и среднего ярусов.
11. Стабильные и достаточно высокие урожаи зелёной массы в ранние весенне-летние сроки и существенную прибавку по сбору протеина с единицы площади обеспечивали посевы укосного гороха (40% от общей нормы высева смеси) с ячменноовсяной смесью, представленной по нормам высева 35% овса и 25% ячменя. В среднем за 1992;1994 гг. урожай зелёной массы на данном варианте опыта составил 24,77 т/га, сбор кормовых единиц 4,35 т/га при их обеспеченности переваримым протеином 131 г на каждую кормовую единицу. Такая зелёная масса представляет кормовую ценность до выколашива-ния ячменя.
12. В условиях орошения при весеннем рядовом посеве смеси укосного гороха с подсолнечником в соотношении 90:10 от нормы высева смеси был получен наибольший сбор зелёной массы, в среднем за 1991—1994 гг. — 44,5 т/га с обеспеченностью кормовой единицы переваримым протеином с оптимальной нормой (107 г на 1 к. ед.). Перспективны горохосуданковые смеси в соотношении норм высева 45 и 55%, обеспечивающие наибольший сбор переваримого протеина (при одном основном укосе — 872 кг/га) и отличающиеся наибольшей обеспеченностью кормовых единиц переваримым протеиномдо 130 г на 1 корм. ед. В таких смесях горох меньше изреживается, развивает более мощную биомассу, лучше укореняется, чем в посевах в смеси с подсолнечником, ячменём и овсом, к тому же суданская трава отрастает после скашивания и даёт в течение вегетационного периода до 3—4-х укосов за счёт отавы.
13. При выращивании зерновых сортов гороха в смешанных агрофитоценозах наиболее продуктивная смесь была с горчицей при соотношении компонентов при высеве семян 30 и 70% соответственно, обеспечивавшая в среднем за 1991—1994 гг. урожай зерна гороха 2,71 т/га и 1,15 т/га ценных семян горчицы. В таких смесях горох формировал мощную надземную массу, но к уборке растения не полегали и уборка проводилась с меньшими потерями. Урожай бобового компонента в смесях с горчицей незначительно уступал одновидовым посевам гороха — на 0,28—0,55 т/га, или на 11—20,3% соответственно взятым соотношениям компонентов.
14. В уплотнённых посевах кукурузы и подсолнечника с горохом и горо-хоовсяной смесью незначительный недобор урожая зелёной массы основной культуры перекрывается общей продуктивностью: урожай общей смеси кукурузы с горохоовсом увеличивается в среднем за 1993—1995 гг. на 7,2 т/га, выход кормовых единиц — на 1,49 т/га, а белковость кормов повышается на 34%, чистый энергетический доход с посевов данной смеси составил 26 765 МДж/га, а коэффициент энергетической эффективности 0,74 и приращение валовой энергии на 1 га 2677 ГДж. Отличные результаты по продуктивности характеризуют и уплотнённые посевы подсолнечника с горохоовсяной смесью: урожай смеси составил в среднем за три года 51,0 т/га, тогда как чистый посев подсолнечника на 3,6 т/га ниже. В технологии уплотнённых посевов устраняется сепарация семян — главный недостаток при высеве смесей.
15. Важным резервом увеличения производства растительного белка и белковой продукции в сухостепной зоне Заволжья при орошении являются промежуточные посевы гороха с просом и с суданской травой, обеспечивающие в пожнивных посевах после озимой пшеницы до 9,8 и 14,4 т/га высокобелковой зелёной массы, а в поукосных посевах после горохоовсяной смеси на сено — до 12,0 и 16,6 т/га соответственно, процент бобового компонента в которых составлял 45,0 и 38,5%. Урожай зелёной массы горохосу-данковой смеси с учётом отавы в среднем за три года при поукосном посеве составил 23,0 т/га.
16. Зерно гороха отличается высоким содержанием энергии, выраженной ЭКЕкрс. По нашим расчётам питательность 1 кг сухого зерна гороха Неосы-пающегося 1 составляет 678,6 ЭКЕкрс и по энергетической питательности превышает такие культуры как нут и чину. Накопление энергии в 1 кг сухого вещества гороха (средние данные за 1990;1998 гг.) составило 15,2 МДж, тогда как в чине и нуте на 0,7−1,0 МДж меньше. Коэффициенты энергетической эффективности в среднем за годы исследования составили у гороха 1,71, чины — 1,75, нута — 1,47, что свидетельствует о энергетической эффективности данных видов и их возделываемых сортов.
17. Энергетически и экономически эффективными в условиях сухостеп-ного Заволжья являются повторные посевы укосного гороха с просом и суданской травой. Выход валовой энергии с 1 га смеси гороха с суданской травой при пожнивном посеве составил 288 ГДж, при поукосном — 333,5 ГДж, что в 4 раза превышало её сбор с одновидовых посевов гороха. Производственные затраты были меньше стоимости валовой продукции на 127,6%) при уровне рентабельности 131%.
1. Овес и ячмень как кормовые культуры наибольшую ценность представляют в смеси с зернобобовыми. Смешанные посевы ячменя с укосным горохом дают самый ранний зеленый корм при уборке до выколашивания ячменя. Посевы овса с горохом обеспечивают поступление зеленой массы между концом использования ячменя с горохом и началом скармливания кукурузы и суданской травы.
Посев смесей следует проводить в возможно ранние весенние сроки (с началом весенних полевых работ). В первую очередь следует высевать смесь ячмень+горох, а вслед — овес+горох, обычным рядовым способом в один сошник, но перед посевом семена необходимо тщательно перемешивать в установленных весовых соотношениях. Лучшие результаты дают зернотравя-ные сеялки, обеспечивающие раздельный и равномерный высев компонентов смеси на нужную глубину.
Нормы высева необходимо дифференцировать с учетом складывающихся погодных условий. В среднем они составляют: 1,2 и 2,8- 1,4 и 2,6 млн. штук всхожих семян на 1 га гороха и ячменя соответственно.
При высеве смеси их трех компонентов (горох+овес+ячмень) рекомендуется следующее соотношение: 40:35:25.
2. В промежуточных посевах лучше практиковать смесь гороха с суданской травой при соотношении компонентов в смеси 45 и 55%, что обеспечивает получение 14,4−16,4 т/га зеленой массы в поздне-осенний период, если смесь высевается со 2/VII по 22/VII.
3. При выращивании гороха на зерно в качестве поддерживающей культуры следует использовать горчицу сизую, высевая 1,0−1,2 млн. штук всхожих семян на 1 га гороха и 2,8 -3,0 млн. штук всхожих семян на 1 га горчицы. Растения гороха в смешанных посевах с горчицей не полегают и уборка производится с наименьшими потерями.
