Формирование высокопродуктивных агроценозов многолетних трав в средней и западной Сибири

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора сельскохозяйственных наук

Формирование высокопродуктивных агроценозов многолетних трав в средней и западной Сибири

06. 01. 12 - кормопроизводство и луговодство

ПЕТРУК Владимир Антонович

Москва - 2008



Диссертационная работа выполнена в ФГОУ ВПО Новосибирском государственном аграрном университете и в ГНУ Сибирском научно-исследовательском институте кормов СО РАСХН

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Кобозев Илья Васильевич

Российский государственный аграрный Университет - МСХА имени К.А. Тимирязева

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Степанов Александр Фёдорович Омский государственный аграрный университет

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мёрзлая Генриэта Егоровна Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова

Ведущая организация - Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства (СибНИИСХоз).

Защита состоится « 25» июня 2008 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д. 220.043.05 при Российском Государственном Аграрном Университете - МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550 г. Москва, ул. Тимирязевская, д.49 Учёный Совет РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке РГАУ- МСХА имени К.А. Тимирязева

Автореферат разослан « « 2008 г. и размещён на сайте ВАК www. vak. ed. gov.ru

Учёный секретарь

диссертационного совета Лазарев Н.Н.



ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основная доля требуемого количества кормов для животноводства Сибири производится на пашне. Огромные площади естественных сенокосов и пастбищ (32 379 тыс. га) по причине их низкой продуктивности не обеспечивают даже 30% необходимого количества кормов (Бенц,1993). Учитывая резкое сокращение площадей под пропашными кормовыми культурами, следует признать, что сеяные однолетние и многолетние травы являются основой кормопроизводства Сибири. Следовательно, разработка и усовершенствование ресурсосберегающих технологий повышения продуктивности сеяных трав на пашне весьма актуально в настоящее время.

Несмотря на широкую изученность агротехники (Гончаров, 1965; 1975; 1985; 1986; 1992; Рыжков,1989; Калюк, 1994; Данилов, 1996; Степанов,1996; Демарчук,2000; 2002; Петрук, 2005), технология возделывания сеяных многолетних трав на корм и семена в Сибири требует совершенствования. Так, в степной зоне Средней Сибири, где влага является основным лимитирующим фактором повышения продуктивности трав, совершенно не изучен режим орошения. Экспериментальные данные показывают, что назначение сроков и норм полива по показателям водного режима растений обеспечивает более правильное, по сравнению с традиционным методом - влажности почвы, регулирование поливного режима и получение гарантированного урожая (Петинов, 1966). Следовательно, разработка теоретических основ орошения многолетних трав имеет решающее значение для определения сроков и норм полива.

В лесостепной зоне Западной Сибири нет сведений о влиянии органических удобрений на кормовую продуктивность многолетних трав, возделываемых без орошения. Поскольку минеральные удобрения под многолетние травы в настоящее время не используются по причине их дороговизны, важно изучить влияние органических удобрений на кормовую продуктивность наиболее распространённых сеяных многолетних трав.

Несмотря на важность отрасли, семеноводство многолетних трав в Сибири за послереформенный период пришло в упадок. Так, в Новосибирской области площади, занятые семенными посевами многолетних трав, с 1991 по 2002 гг. уменьшились с 31 до 6 тыс.га. При этом урожайность семян снизилась с 1,1 до 0,9 ц /га. Валовой сбор семян люцерны сократился с 6,8 до 0,5 тыс. ц, урожайность - с 0,7 до 0,5 ц/га (Кашеваров, Резников, 2004). При существующем положении важно найти пути восстановления семеноводства и повышения семенной продуктивности многолетних трав в регионе. Одним из направлений повышения семенной продуктивности бобовых трав может быть использование микроудобрений и ризоторфина для инокуляции семян перед посевом. Это очень дешёвый прием, надежно повышающий урожай на 10-15% (Бенц, 1993). До настоящего времени влияние инокуляции семян многолетних бобовых трав на их семенную продуктивность в лесостепи Западной Сибири не изучено.

В разных регионах Сибири весьма важно обоснование взаимосвязи между растениями и средой их обитания. Это в определённой мере поможет объяснить продуктивность сеяных многолетних трав, формирующуюся в степной зоне Средней и лесостепи Западной Сибири при разных условиях возделывания. До настоящего времени такие работы проведены только для естественных фитоценозов разных регионов страны (Алексеенко, 1967;Бейдеман, Паутова, 1969; Бедарев, 1968; Касьянова, 1993).

Поэтому на основании исследований, проведенных в разных регионах Сибири, важно показать формирование продуктивности сеяных многолетних трав на корм и семена не только в зависимости от агротехнических приёмов, но и от условий внешней среды.

Исследования проводились с 1984 по 2004 г. в степи Средней Сибири (Тыва) и лесостепной зоне Западной Сибири (Новосибирская область). Работа выполнялась по тематическому плану СибНИИК номер гос. рег. О.Ц. 041. 03.03. ТI. КIО, 051.04.02.04 Т (ГУ) и ФГОУ ВПО НГАУ номер гос. рег. 01.200.118526 орошение травостой удобрение

Цель исследований - совершенствование технологии возделывания и научное обоснование приёмов управления продуктивностью сеяных многолетних трав на основе изучения особенностей их произрастания в Средней и Западной Сибири

Задачи исследований:

- определить оптимальный режим орошения многолетних трав в степной зоне Средней Сибири;

- изучить микроклимат травостоя, а также водный режим растений в Средней и Западной Сибири для оптимизации орошения;

- выявить степень влияния органических и минеральных удобрений на продуктивность многолетних трав в условиях орошения и на богаре в Средней и Западной Сибири;

- изучить влияние обработки семян перед посевом ризоторфином и микроудобрениями на семенную продуктивность люцерны изменчивой и козлятника восточного в лесостепи Западной Сибири;

- определить экономическую и энергетическую эффективность возделываемых многолетних трав на корм в степи Средней Сибири, многолетних трав на корм и семена в лесостепи Западной Сибири.

Научная новизна. Впервые в условиях степной зоны Средней Сибири на богаре и при орошении определены особенности формирования надземной и подземной фитомассы многолетних трав в зависимости от условий возделывания. Показана потенциальная продуктивность сеяных многолетних трав: люцерны изменчивой, костреца безостого, а также люцерно-кострецовой травосмеси. Изучен режим орошения многолетних трав, водный режим растений на богаре и в условиях полива.

Определено, что оптимальный режим орошения способствует созданию благоприятного микроклимата в травостое. Это способствует улучшению состояния водного режима растений. Найдена зависимость между концентрацией клеточного сока люцерны, костреца и влажностью почвы в степной зоне Средней Сибири, что даёт возможность определить сроки очередного полива по концентрации клеточного сока листьев. Такой метод более точно учитывает потребность растений и легче в определении.

В условиях лесостепи Западной Сибири применение органических удобрений, а также органических вместе с минеральными обеспечивает высокую и устойчивую продуктивность травостоя сеяных многолетних трав.

Использование комплекса микроудобрений по Г.Я.Ринькису (1972): кобальт, бор, цинк, медь, магний, марганец, железо, кальций для обработки семян, и ризоторфина для инокуляции семян люцерны и козлятника перед посевом способствует значительному повышению их семенной продуктивности в лесостепи Западной Сибири.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Формирование высокопродуктивных агроценозов многолетних трав в степи Средней Сибири на супесчаных почвах с низким плодородием возможно при орошении (оптимальная влажность почвы 75-80 % от НВ) и внесении минеральных (N₁₃₀P₉₀K₉₀) и органических удобрений (100 т/га).

2. При создании высокопродуктивных агроценозов многолетних трав в лесостепи Западной Сибири на чернозёмных плодородных почвах без орошения, большое значение имеет сочетание органических (30 т/га) и минеральных (N₃₀P₃₀ K₅₀) удобрений.

3. Анализ водного режима растений и микроклимата травостоя во многом позволяет оценить потенциал продуктивности сеяных многолетних трав и служит основой для определения сроков и норм полива при недостатке влаги.

4. Для повышения семенной продуктивности люцерны и козлятника решающее значение имеет обработка семян перед посевом комплексом микроудобрений и ризоторфином.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы хозяйствами Тывы при экономически выгодном режиме орошения в сочетании с применением органических и минеральных удобрений. Для определения сроков и норм полива удобно использовать величину концентрации клеточного сока листьев растений.

Усовершенствованные приёмы возделывания многолетних трав на корм и семена в условиях Западной Сибири позволяют значительно, без дополнительных затрат, увеличить урожайность кормовой массы и семян многолетних трав. Так, внесение органических удобрений способствует повышению кормовой продуктивности многолетних трав более чем в 1,6 раза. Обработка семян люцерны и козлятника перед посевом ризоторфином и микроудобрениями способствовала росту семенной продуктивности трав соответственно в 5,6 и 1,9 раза.

Результаты исследований нашли применение в хозяйствах Тывы и лесостепной зоны Западной Сибири. Материалы диссертации используются в курсах по полевому и луговому кормопроизводству, а также при составлении учебных и методических пособий по кормопроизводству для сельскохозяйственных вузов.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на 6-й региональной конференции молодых учёных Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1987), 4-й Всесоюзной научной конференции молодых учёных и аспирантов по актуальным проблемам кормопроизводства (Москва, 1988), Научно - практической конференции молодых учёных и специалистов (Чабаны, Киевская обл.,1990). Кроме того, материалы доложены на научно-практических конференциях, проводимых в СибНИИ кормов (1993) и НГАУ (1996), на международной научной конференции, посвящённой 70-летию НГАУ (2006). Результаты исследований используются в учебном процессе агрономического факультета НГАУ; ежегодно на районных и областных семинарах и совещаниях руководителей и специалистов хозяйств при проведении агрономической учёбы, изложены в научных отчётах по госбюджетной тематике НИЧ НГАУ за 1994 - 2004 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 34 работы, в том числе монография «Многолетние сеяные травы Сибири (экологические особенности и продуктивность)» объёмом 10,3 п.л.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций производству, библиографического списка. Она изложена на 402 страницах включает 109 таблиц и 19 рисунков. Библиографический список включает 481 наименование, в том числе 68 на иностранных языках. В приложении содержится 32 таблицы.

1. УСЛОВИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО

ПОКРОВА СТЕПИ СРЕДНЕЙ И ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Климат степной зоны Средней Сибири (Тыва) резко континентальный, с большой амплитудой абсолютных и суточных температур, незначительным количеством осадков - 250-300 мм в год. Сумма температур выше 10°С составляет 1200 - 1500°С. Вегетационный период длится от 107 до 120 дней. Продолжительность безморозного периода 110 - 120 дней.

Почвы опытного участка светло-каштановые, характерные для степных регионов республики. По содержанию гумуса и основных элементов питания их следует отнести к бедным. Содержание гумуса не превышает 1,5 - 2 %, фосфора и калия по Мачигину - 0,7 - 1 мг, 3 - 6 мг/100 г абсолютно сухой почвы. Содержание нитратного азота 0,7 - 1,3 мг/100 г почвы (определение с ионоселективным электродом). Перечисленные показатели свидетельствуют о низком плодородии почв опытного участка.

Климатические особенности лесостепи Западной Сибири характеризуются продолжительной суровой зимой и коротким, но жарким засушливым летом. Сумма температур воздуха выше 10єС с севера на юг увеличивается в среднем от 1600 до 2000єС, а сумма осадков уменьшается от 875 до 123 мм. Количество тепла и влагообеспеченность находятся в обратной зависимости.

Климат Западной Сибири характеризуется континентальностью не только в течение года, но и в продолжение суток. Явно выражена сезонность климата.

Зима суровая и продолжительная, с сильными ветрами и метелями, нередки возвратные весенние и летние, а также ранние осенние заморозки.

Весна короткая, ветреная, сухая. После схода снега почва быстро прогревается и просыхает.

В лесостепных, степных и предгорных районах снег сходит в апреле, а севернее - только в мае.

Продолжительность вегетационного периода 110 - 130 дней, безморозного - 100 - 110. Годовая сумма осадков 300 - 400 мм в год.

Территория учхоза «Тулинский», где проводили опыты, расположена в лесостепной зоне Западной Сибири. Почвы - выщелоченный чернозём, сформированные на лессовидных карбонатных суглинках. Содержание гумуса в пахотном слое опытного участка - 3,5 %, обменного фосфора и калия - соответственно 66,0 и 35 мг/100 г почвы (по Чирикову), что соответствует высокому и очень высокому содержанию этих элементов в почве.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объекты исследований - кострец безостый (Bromopsis inermis Leyss) Камалинский 14 и люцерна изменчивая (Medicago varia Mart.) Камалинская 930 - в степной зоне Средней Сибири. Кострец безостый Сибниисхоз 189, люцерна изменчивая Омская 8893, эспарцет песчаный (Onobrychis arenaria Ser.) Песчаный 127, козлятник восточный (Galega orientalis Lam) Горноалтайский 87- в лесостепи Западной Сибири. Опыты закладывались на орошении в Средней Сибири и без орошения в условиях Западной Сибири в 2-3- кратном повторении во времени и 4 - кратном повторении - в пространстве, площадь делянки от 20 до 100 м²._. Фон минеральных удобрений для люцерны P₉₀K₉₀, для травосмеси - N₁₃₀P₉₀K₉₀. В Средней Сибири при орошении вносили полуперепревший навоз 50 т/га, что эквивалентно N₉₀P₉₀K₁₀₀ и рассчитано на урожайность 7 т/га сухого вещества и 100 т/га из расчёта одно внесение на 5 лет пользования. В Западной Сибири - 10т/га полуперепревшего навоза, что эквивалентно N₃₀P₃₀K₅₀ и рассчитано на урожайность 6 т/га сухого вещества, а также 20 и 30 т/га на других вариантах опыта. Способ внесения навоза - под основную обработку почвы перед закладкой опыта. Минеральные удобрения - ежегодно весной перед началом вегетации с последующим боронованием БИГ-3. Наблюдения за структурными показателями травостоя, урожайностью многолетних трав выполнены согласно методике ВИК (1971). Урожайные данные подвергнуты дисперсионному анализу (Доспехов, 1979). Изучение семенной продуктивности люцерны изменчивой и козлятника восточного проведено согласно «Методическим указаниям по проведению исследований в семеноводстве многолетних трав» (1986). Статистическая обработка результатов осуществлялась на персональном компьютере с использованием программы Snedekor.

Для характеристики водного режима растений определяли ряд показателей. Влажность листьев измеряли весовым методом величину реального водного дефицита - методом О.Штокера (Stocker, 1929) в модификации Чатского (Catsky, 1960), интенсивность транспирации - методом быстрого взвешивания побегов (Иванов и др., 1950), концентрацию клеточного сока - рефрактометрическим методом. В течение месяца проводили 2 - 3 наблюдения за показателями водного режима растений, всего 5 - 6 наблюдений за сезон.

Экономическую эффективность полученных результатов рассчитывали на основании расчёта технологических карт в соответствующих периоду исследований ценах.

Для энергетической оценки результатов использована методика по вопросам энергетической оценки технологий производства семян многолетних трав (Михайличенко и др.,1996).

Агротехника в исследованиях - рекомендованная для зоны. Поливы в соответствующих опытах проводили при снижении запасов влаги в почве до уровня 65-70 % и 75-80 % от НВ предусмотренного условиями опыта.

3. ВОЗДЕЛЫВАНИЕ СЕЯНЫХ ТРАВ В СИБИРИ

(литературный обзор)

Половина площадей под кормовыми культурами в Сибири занята кормовыми травами. На долю сенокосов и пастбищ приходится почти 50 % от общей площади сельхозугодий (Гончаров, Гончарова, 2003). Следовательно, сеяные многолетние травы и естественные кормовые угодья составляют основу кормопроизводства в Сибири. Можно утверждать, что стратегическим направлением в создании бездефицитной по белку кормовой базы Сибири является насыщение севооборотов бобовыми многолетними травами, прежде всего люцерной, клевером, донником. Не снижая роли зернобобовых культур в решении белковой и энергетической проблемы, нельзя отрицать очевидного: себестоимость белка многолетних трав значительно ниже белка зернобобовых культур, что имеет принципиальное значение в условиях рынка.

В разное время проведены исследования по изучению и повышению продуктивности сеяных многолетних трав в Сибири на богаре (Гончаров, 1965; 1975; 1986; 1992; Демарчук, 2002; Петрук, 2005). Гораздо меньше исследовательских работ проведено в условиях орошения. Между тем влага является главным фактором повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Наши исследования по усовершенствованию технологии орошения сеяных многолетних трав проводились в степной зоне Средней Сибири, где устойчивое растениеводство возможно только при орошении (Гончаров, 2004). До начала наших исследований технология возделывания орошаемых многолетних трав в этом регионе разработана не была. Поэтому крайне целесообразно иметь представление о водном балансе растений на богаре и при орошении. Подобные показатели помогут более объективно оценить предполагаемые нормы полива. Метод диагностики полива по физиологическим показателям, в частности, по концентрации клеточного сока растений, считается более эффективным (Шамсутдинов, 1959; Шайдуров, 1963; Родионов, 1962; Горюнов, Петрунин, 1966; и др.). Между тем, водный режим сеяных многолетних трав в Средней Сибири раньше не изучали.

Кроме наблюдений за водным режимом трав, интересно проследить существование взаимосвязи между показателями среды обитания сеяных многолетних трав (температурой и влажностью приземного слоя воздуха, температурой и влажностью почвы на разной глубине), их водным режимом и продуктивностью при разных условиях возделывания. Это позволит объективно оценить экологические особенности растений в степной зоне Средней и лесостепи Западной Сибири.

Определение продуктивности надземной и подземной фитомассы сеяных многолетних трав в изучаемых регионах позволит судить о влиянии разных почвенно-климатических условий на биологическую продуктивность одних и тех же видов трав.

Результаты по применению органических удобрений под многолетние травы в условиях Западной Сибири послужат существенным дополнением к усовершенствованию существующих технологий возделывания многолетних трав при естественном увлажнении осадками. Кроме повышения кормовой продуктивности многолетних трав, при минимальных затратах, применение навоза способствует его утилизации не только под паровые поля, но и под многолетние травы.

Укрепление кормопроизводства в Сибири неразрывно связано с улучшением состояния семеноводства многолетних трав. Однако в послереформенный период валовой сбор и урожайность семян многолетних трав значительно сократились. Следовательно, в настоящее время очень важно найти приемлемые пути повышения семенной продуктивности бобовых многолетних трав с целью ликвидации их дефицита.

ПРОДУКТИВНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕЯНЫХ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ В СТЕПНОЙ ЗОНЕ СРЕДНЕЙ СИБИРИ

Орошение способствовало значительному повышению урожайности сеяных многолетних трав в степи Средней Сибири. Так, урожайность орошаемой люцерны достигала 6,1 т/га абсолютно сухого вещества, что в 4 раза выше урожайности на богаре (табл.1). Урожайность костреца при орошении в сумме за 2 укоса в среднем за 4 года выше более чем в 5 раз (0,6 и 3,4 т/га соответственно).

Величина урожайности травосмеси выше по сравнению урожайностью костреца безостого и ниже одновидового посева люцерны. На богаре она составила 1 т/га, в варианте при оптимальном орошении - 5,5 т/га сухого вещества.

Таблица 1. Продуктивность многолетних трав в степной зоне Средней Сибири при разных режимах орошения (среднее за 1985 - 1988 гг.)

Вариант	Абсолютно сухое в-во, т/га	Кормовые единицы, т/га	Переваримый протеин, т/га	Обменная энергия, ГДж/га
Люцерна изменчивая
Без орошения (контроль)	1,5	0,89	0,21	12,2
Полив при влажности почвы 65 - 70% от НВ	5,1	3,14	0,75	43,9
Полив при влажности почвы 75 - 80% от НВ	6,3	3,88	0,92	52,5
НСР05	0,7	-	-	-
Кострец безостый
Без орошения (контроль)	0,6	0,3	0,05	4,7
Полив при влажности почвы 65 - 70% от НВ	2,8	1,6	0,26	22,0
Полив при влажности почвы 75 - 80% от НВ	3,4	1,9	0,54	26,2
НСР05	0,6	-	-	-
Травосмесь (люцерна + кострец)
Без орошения (контроль)	1,0	0,6	0,11	8,3
Полив при влажности почвы 65 - 70% от НВ	4,6	2,6	0,48	36,5
Полив при влажности почвы 75 - 80% от НВ	5,5	2,6	0,40	36,3
НСР05	0,4	-	-	-

Урожайность второго укоса трав, как правило, выше по сравнению с первым. Доля второго укоса составляла от 52 до 59 %. Этому способствовало достаточное количество тепла и влаги во второй половине вегетационного сезона. На богаре наблюдали обратную картину, основная доля урожайности приходилась на первый укос, а в засушливые годы он был единственным. Основную долю травостоя по годам жизни, за исключением первого года, составляли сеяные травы. В люцерно-кострецовой травосмеси к последнему году исследований преобладал кострец безостый.

Орошение вызывает перестройку водного баланса растений. Заметно увеличивается влажность листьев люцерны - на 5-7 % и костреца - на 4- 6 %. Повышается интенсивность транспирации растений на 0,1-0,3 г/(г · ч). Водный дефицит при этом снижался на 5- 6 %. Происходит снижение концентрации клеточного сока листьев люцерны и костреца на 5-10 % (табл.2).

Таблица 2. Показатели водного режима многолетних трав при разных режимах орошения в степной зоне Тывы (1985 - 1988 гг.)

Вариант	Люцерна	Кострец	Травосмесь
			люцерна	кострец
	1-й укос	2-й укос	1-й укос	2-й укос	1-й укос	2-й укос	1-й укос	2-й укос
Влажность листьев, %
Без орошения (контроль)	66,6 ± 1,89	67,5 ± 2,12	62,7 ± 1,49	67,0 ± 1,53	69,2 ± 1,79	72,4 ± 1,93	65,5 ± 1,59	68,6 ± 0,91
Полив при влажности почвы, 65 - 70% от НВ	72,3 ± 0,80	74,8 ± 0,65	69,4 ± 1,12	73,2 ± 0,31	75,9 ± 1,13	75,5 ± 0,91	67,1 ± 1,82	74,4 ±1,30
Полив при влажности почвы, 75 - 80% от НВ	73,3 ± 2,50	76,3 ± 0,62	69,0 ± 0,81	73,9 ± 1,32	76,7 ± 1,80	75,5 ± 0,91	68,7 ± 2,92	73,9 ± 1,81
Интенсивность транспирации, г·(г/ч)
Без орошения (контроль)	0,38 ± 0,10	0,35 ± 0,06	0,35 ± 0,06	0,35 ± 0,06	0,47 ± 0,05	0,50 ± 0,04	0,38 ± 0,06	0,40 ± 0,09
Полив при влажности почвы, 65 - 70% от НВ	0,50 ± 0,01	0,57 ± 0,05	0,48 ± 0,07	0,43 ± 0,04	0,80 ± 0,06	0,70 ± 0,07	0,50 ± 0,08	0,43 ± 0,06
Полив при влажности почвы, 75 - 80% от НВ	0,65 ± 0,06	0,70 ± 0,04	0,48 ± 0,05	0,53 ± 0,08	0,80 ± 0,06	0,75 ± 0,05	0,42 ± 0,05	0,52 ± 0,09
Водный дефицит, %
Без орошения (контроль)	23,8 ± 3,21	22,3 ± 4,92	26,4 ± 2,23	24,7 ± 1,70	22,9 ± 2,21	26,6 ± 5,62	23,2 ± 1,31	19,2 ± 2,82
Полив при влажности почвы, 65 - 70% от НВ	18,6 ± 4,01	15,3 ±2,20	22,1 ± 1,40	19,1 ±2,82	18,2 ± 2,01	19,4 ±3,12	20,9 ± 1,72	14,7 ±2,43
Полив при влажности почвы, 75 - 80% от НВ	17,2 ± 3,92	15,1 ± 3,31	21,2 ± 1,10	16,9 ± 3,02	15,2 ± 2,60	19,7 ± 3,91	17,8 ± 3,20	14,1 ± 2,92
Концентрация клеточного сока, %
Без орошения (контроль)	22,5 ± 2,74	17,5 ± 1,59	16,9 ± 2,18	14,8 ± 1,68	18,2 ± 2,79	18,2 ± 2,52	12,6 ± 1,39	17,3 ± 1,85
Полив при влажности почвы, 65 - 70% от НВ	14,3 ± 0,74	12,2 ±0,65	12,8 ± 0,56	9,7 ± 0,51	13,0 ± 0,61	11,8 ±0,57	13,1 ± 3,06	11,4 ±0,28
Полив при влажности почвы, 75 - 80% от НВ	13,0 ± 1,47	11,0 ± 0,50	10,8 ± 1,01	9,5 ± 1,03	12,3 ± 0,90	10,8 ± 0,33	12,5 ± 1,91	9,3 ± 0,47

Показатель концентрации клеточного сока листьев трав пригоден для определения сроков и норм полива растений. Проведённый нами корреляционный анализ между величиной влажности почвы и концентрации клеточного сока листьев показал высокую сопряжённость этих показателей (рис.1).



Рис.1. Изменение концентрации клеточного сока люцерны изменчивой первого укоса (А) и отавы (Б) в зависимости от влажности почвы в слое 0-100см, в - пример расчета поливной нормы

Известно, что для вычисления поливной нормы удобнее пользоваться графическим методом с построением приближенной прямой зависимости между ККС и влажностью почвы (рис.1). При этом на оси абсцисс - запас влаги в почве (в мм /га), вычисленной по формуле:

W = 100 H A Yф,

где: W - запас влаги при данной влажности, мм/га;

Н - слой почвы, м;

А - плотность почвы, г/см³;

Yф - фактическая влажность, % от сухой почвы.

Для первого укоса и отавы представлены уравнения регрессии, предпринята попытка построения теоретической линии регрессии. По графику легко определить, что при оптимальной влажности почвы (7,5%) ККС растений первого укоса составляет примерно 12,5%, отавы - 4. Следовательно, при повышении уровня ККС следует проводить очередной полив нормой, рассчитанной по приведенной формуле.

Результаты статистического анализа зависимости показателей микроклимата среды обитания растений с таким интегральным показателем водного режима растений, как влажность листьев, не выявили существования высокой зависимости между ними (табл.3).

Таблица 3. Коэффициенты корреляции между влажностью листьев люцерны изменчивой и показателями микроклимата травостоя (в течение дня), степная зона Средней Сибири

Без орошения (контроль)	Предполивная влажность почвы, % от НВ
	65 - 70	75 - 80
Температура почвы	Температура воздуха	Влажность воздуха	Температура почвы	Температура воздуха	Влажность воздуха	Температура почвы	Температура воздуха	Влажность воздуха
1985 г.
-0,71	0,95*	-0,86*	-0,24	0,81	-0,77	-0,87*	0,37	-0,17
1986 г.
-0,55	-0,73	0,42	0,40	0,65	-0,12	-0,28	-0,40	0,17
1987 г.
-0,21	-0,29	0,26	0,86*	0,86*	-0,51	0,95*	0,35	-0,57
1988 г.
0,40	- 0,40	-0,23	-0,63	-0,41	0,74	-0,17	0,13	-0,52

Достоверно при уровне значимости (Р)* - Р = 0,05

По-видимому, связи между состоянием водного режима и средой обитания растений сложны и многообразны. Кроме условий среды они определяются анатомо-морфологическими и биологическими особенностями самого растения (Свешникова, Бобровская, 1969; Бобровская, 1969; Горшкова, 1971 и др.).

Влияние орошения на содержание элементов питания в многолетних травах Средней Сибири не отмечено. Содержание протеина в люцерне на 4-6 % выше, чем в костреце и люцерно-кострецовой травосмеси и достигает 14-19 % на абсолютно-сухое вещество.

Влияния орошения на содержание азота, фосфора и калия в супесчаных почвах Средней Сибири не отмечено. При ежегодном внесении N₁₃₀P₉₀K₉₀ содержание азота остаётся низким, фосфора и калия повышается от низкого до среднего уровня благодаря закреплению этих элементов в почве.

5. ПРОДУКТИВНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕЯНЫХ ТРАВ В ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Изучение кормовой продуктивности многолетних трав (люцерны, эспарцета, костреца) в Западной Сибири показало их отзывчивость на минеральные и органические удобрения. Особенно эффективно внесение органических удобрений. Так, средняя в течение 6 лет урожайность люцерны значительно, в 1,6 раза ниже (3,6 т/га абсолютно сухого вещества) по сравнению с вариантами, где использовали органические удобрения (табл.4).

Таблица 4. Продуктивность многолетних трав в лесостепи Западной Сибири в зависимости от органических и минеральных удобрений (среднее за 1995-2000 гг.)

Вариант	Абсолютно сухое вещество, т/га	Кормовые единицы, т/га	Переваримый протеин, т/га	Обменная энергия, ГДж/га
	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
Без удобрений	3,6	2,8	2,3	2,6	2,1	1,7	0,6	0,2	0,2	41	47	37
N30P30K50	4,3	4,0	3,2	2,9	2,6	2,5	0,4	0,2	0,3	51	59	54
10 т/га навоза	4,5	3,9	4,5	3,1	2,6	3,4	0,4	0,2	0,4	54	60	72
10 т/га навоза + N30P30K50	5,3	4,1	4,0	3,5	2,7	3,2	0,4	0,2	0,3	60	60	68
20 т/га навоза	5,5	3,5	4,2	3,9	2,3	3,1	0,5	0,2	0,4	67	50	69
20 т/га навоза + N30P30K50	5,6	4,0	4,4	4,0	2,9	3,6	0,5	0,2	0,4	69	62	77
30 т/га навоза	5,8	4,8	3,7	4,2	3,3	2,8	0,5	0,2	0,3	73	73	62
30 т/га навоза + N30P30K50	5,9	4,8	4,1	4,3	3,7	3,5	0,5	0,3	0,4	73	81	73
НСР 05	0,92	1,08	0,50	-	-	-	-	-	-	-	-	-

Примечание. 1 - люцерна, 2 - кострец, 3- эспарцет.

В опыте с кострецом безостым, урожайность в вариантах с органическими удобрениями в 1,7 раза выше (4,8 т/га абсолютно сухого вещества) по сравнению с контролем.

Эффективность минеральных удобрений незначительна. Следовательно, внесение полуперепревшего навоза под сеяные многолетние травы на чернозёмах лесостепи эффективно.

Результаты по урожайности, полученные по двум закладкам в 1995 и 1996 гг. подтвердили полученную закономерность (табл.5). Навоз способствует повышению урожайности многолетних трав в 1,8-2 раза. Следует учитывать, что органические удобрения вносят один раз в 4-5 лет. При этом питательные вещества навоза используются растением постепенно. Следовательно, использование органических удобрений требует меньше затрат и являются эффективнее минеральных. Учитывая значительное скопление навоза на прифермских территориях, можно рекомендовать хозяйствам утилизировать его не только на паровых полях, но и под многолетние травы.



Таблица 5. Продуктивность многолетних трав в лесостепи Западной Сибири в зависимости от органических и минеральных удобрений (среднее по закладкам 1995, 1996гг.)

Вариант	Люцерна изменчивая	Кострец безостый	Эспарцет песчаный
Без удобрений	4,0	2,7	3,1
N30P30K50	4,5	3,7	3,9
10 т/га навоза	4,7	4,0	5,0
10 т/га навоза + N30P30K50	4,9	4,5	4,9
20 т/га навоза	5,9	5,1	5,1
20 т/га навоза + N30P30K50	6,2	5,1	5,5
30 т/га навоза	6,2	5,3	5,2
30 т/га навоза + N30P30K50	6,5	5,6	5,7
НСР 05	0,98	0,87	0,91

В условиях Западной Сибири влияние минеральных и органических удобрений на содержание протеина и других элементов люцерне изменчивой, костреце безостом и люцерно-кострецовой травосмеси довольно существенно. Удобрения способствуют повышению содержания сырого протеина на 1,5-2 %. Однако, содержание сырого протеина в надземной массе трав невысокое. У люцерны не превышает 11-12%, у эспарцета - 14 %, у костреца - 10 %. Это ниже, чем в условиях Средней Сибири, что можно объяснить более благоприятными условиями произрастания трав в лесостепи Западной Сибири. При этом обменные процессы в растениях протекают менее интенсивно, что и сказывается на накоплении в них питательных веществ.

Внесение минеральных и органических удобрений в почву под многолетние травы не сказалось на содержании гумуса и основных элементов питания в почвах.

Целесообразно провести сравнение показателей продуктивности и энергетических показателей полученных при возделывании многолетних трав в Средней и Западной Сибири.

Более благоприятные климатические условия лесостепи Западной Сибири способствуют интенсивному развитию травостоя. Высота растений достигает 80-100 см. Внутри травостоя формируется свой, отличный от окружающей территории микроклимат с высокой относительной влажностью воздуха (65-80 %), более низкими температурами воздуха (19…20°С в послеполуденное время). Интенсивность отдачи воды срезанными листьями люцерны в 2 раза выше по сравнению с величиной этого показателя в степи Средней Сибири. Это говорит о высокой интенсивности обменных процессов в растениях, формирующих травостой многолетних трав в лесостепи Западной Сибири. На богаре здесь можно получить, как правило, два укоса, где основную долю составляет первый. В целом, продуктивность люцерны при естественном увлажнении сравнима с продуктивностью при орошении в степи Средней Сибири. Исходя из этого целесообразно говорить о затратах, необходимых при возделывании сеяных многолетних трав в этих регионах. Из всех агротехнических приёмов орошение является наиболее дорогостоящим. Если учесть значительную разницу по продуктивности сеяных многолетних трав в обсуждаемых регионах, видна неоспоримая эффективность возделывания многолетних трав в лесостепи Западной Сибири.

Для сравнительной характеристики результатов по отдельным экологическим показателям продуктивности трав в Средней и Западной Сибири важно провести сравнение почвенно-климатических особенностей, отдельных экологических показателей растений, микроклиматических особенностей произрастания травостоя, продуктивности трав.

Прежде всего, на юге степной зоны Средней Сибири среднегодовое количество осадков (200-230 мм) в 1,7 раза меньше, чем в лесостепи Западной Сибири (340-490 мм). Продолжительность безморозного периода и периода активной вегетации в Средней Сибири на 20 дней короче. Сумма температур выше 10°С в лесостепи Западной Сибири на 500° С больше, а гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК), характеризующий влагообеспеченность территории, в 1,2 раза выше.

Краткое сравнение наиболее важных показателей климата, даёт основание полагать, что в лесостепи Западной Сибири потенциал продуктивности растений существенно выше по сравнению с засушливой степной зоной Средней Сибири. Особенно важна более высокая обеспеченность теплом и влагой, длительный вегетационный период, что говорит о возможности получения урожайности трав на богаре в лесостепи Западной Сибири, сравниваемой с урожайностью на орошении в степи Средней Сибири.

Почвы в степи Средней Сибири значительно беднее. Так, содержание гумуса более чем в 2 раза меньше по сравнению с выщелоченными чернозёмами лесостепи Западной Сибири. Низкое содержание здесь также Р₂О₅ и К₂О. Чернозёмы лесостепи Западной Сибири наоборот, имеют высокое и очень высокое содержание этих элементов.

Рассмотрение водного режима люцерны изменчивой поможет в определенной степени объяснить особенности формирования урожайности в этих регионах. Так, влажность листьев люцерны в среднем за период исследований, в степи Средней Сибири на 2,1 % меньше, отдача воды срезанными листьями за 4 часа более чем в 2 раза ниже, чем в Западной Сибири (табл.12).

Таблица 12. Сравнительная характеристика показателей водного режима растений на богаре в степи Средней и лесостепи Западной Сибири

Культура	Район	Влажность листьев, %	Отдача воды за 4 часа завядания, % к исходной массе	Водный дефицит, %
		Х	m	CV	Х	m	CV	Х	m	CV
Люцерна	Средняя Сибирь (1984-1988 гг.)	66,6	1,89	5,6	23,4	3,94	29,2	23,8	3,2	27,1
Люцерна	Западная Сибирь (2000-2004 гг.)	68,6	2,05	5,2	48,9	4,41	15,6	4,8	0,1	9,5
Козлятник	Западная Сибирь (2000-2004 гг.)	79,6	3,98	8,7	48,4	7,43	26,8	8,1	0,2	10,2

Примечание. Х - средняя статистическая за годы исследований, m - ошибка средней (±), CV - коэффициент вариации, %.

При этом значительно ниже и коэффициент вариации этого показателя, что говорит о более стабильном водном режиме люцерны в Западной Сибири. Особенно обращает на себя внимание то, что здесь весьма низкий водный дефицит люцерны изменчивой. По сравнению с засушливыми условиями Средней Сибири величина этого показателя в лесостепи Западной Сибири в 4,9 раза ниже.

Для условного сравнения нами приведены показатели водного режима козлятника восточного в Западной Сибири. Этот вид, как и люцерна, принадлежит к группе мезофитов. Величина отдачи воды за 4 часа у козлятника такая же, как и у люцерны - 48,4 %. Водный дефицит несколько выше, чем у люцерны, однако в 3 раза ниже, чем у люцерны произрастающей в степи Средней Сибири. Следовательно, водный баланс люцерны здесь гораздо более напряжённый, чем в лесостепи Западной Сибири. Это объясняется экстремальными факторами среды: низкой относительной влажностью воздуха, высокой температурой воздуха и почвы, низкой влагоёмкостью почвы. При этом растения без орошения испытывают высокий водный дефицит, что обусловливает незначительную потерю влаги срезанными листьями.

Разный почвенно-климатический потенциал территорий обусловил и разную продуктивность многолетних трав (табл.13).



Таблица 13. Продуктивность многолетних трав в разных регионах Сибири

Вариант	Степь Средней Сибири (1984-1988 гг.)	Лесостепь Западной Сибири (2000 - 2004 гг.)
	Кормовые единицы, т/га	Перевари-мый про- теин, т/га	Обменная энергия, ГДж/га	Кормовые единицы, т/га	Переваримый протеин, т/га	Обменная энергия, ГДж/га
Люцерна изменчивая
Без орошения (контроль)	0,89	0,21	12,2	2,91	0,40	51,0
Полив при влажности почвы 75-80% от от НВ	3,68	0,92	52,5	-	-	-
Кострец безостый
Без орошения (контроль)	0,3	0,05	16,5	2,6	0,2	59,0
Полив при влажности почвы75-80% от НВ	2,2	0,54	26,1	-	-	-

Приведённый пример продуктивности люцерны изменчивой и костреца безостого свидетельствует о том, что содержание кормовых единиц в люцерне возделываемой в Западной Сибири на богаре в 3,3 раза выше, чем в степи Средней Сибири. Соответственно в 2 раза выше содержание переваримого протеина, более чем в 4 раза - содержание обменной энергии.

При условном сравнении результаты по продуктивности, полученные при орошении в Средней Сибири, незначительно отличаются от результатов на богаре в лесостепи Западной Сибири. Разница по продуктивности костреца ещё более значительна. Содержание кормовых единиц, в корме из трав в Западной Сибири в 8,7 раза, а обменной энергии - в 3,6 раза выше.

Сопоставление надземной и подземной фитомассы люцерны, в обсуждаемых нами регионах, свидетельствует об их существенном различии. Накопление подземной массы в Тыве без орошения в 4,5 раза выше, а количество надземной массы в 8 раз ниже, чем в Западной Сибири (табл. 14).

Таблица 14. Надземная и подземная фитомасса люцерны изменчивой в разных регионах Сибири

Показатель	Степь Средней Сибири (1986 - 1988 гг.)	Лесостепь Западной Сибири (1997-1999 гг.)
Третий год жизни
Надземная масса, т/га	2,1	16,2
Масса корней в слое почвы 0-40 см, т/га	40,5	14,5
Коэффициент продуктивности	0,06	1,1
Четвёртый год жизни
Надземная масса, т/га	0,7	5,8
Масса корней в слое почвы 0-40 см, т/га	43,3	19,7
Коэффициент продуктивности	0,02	0,29
Пятый год жизни
Надземная масса, т/га	0,8	2,2
Масса корней в слое почвы 0-40 см, т/га	24,3	23,5
Коэффициент продуктивности	0,03	0,09

В данном случае можно говорить о единой адаптационной реакции растений на засушливый климат в степи Средней Сибири: снижение величины надземной продукции и увеличение подземной. Увеличение массы подземных органов имеет своим следствием интенсификацию потребления воды из почвы и обеспечение водой фотосинтезирующих органов (Davidson, 1969). Подобную закономерность отмечают исследователи, работавшие с естественными и сеяными травами (Титлянова и др., 1981).

Коэффициент продуктивности (отношение надземной массы к подземной) в степи Средней в 30 раз ниже, чем в лесостепи Западной Сибири.

Высокий запас подземной фитомассы сеяных многолетних трав в степи Средней Сибири можно объяснить аридностью и континентальностью климата территории (Мирошниченко, 1965; 1973; Работнов, 1974; Горшкова, 1966; 1990; Харитонов, Бойков, 1999). Соотношение надземной и подземной массы в Западной Сибири (0,6) характерно для полевых ценозов (Миркин, Наумова, 2003).

За последнее десятилетие по причинам экономического характера валовой сбор семян многолетних трав значительно снизился. Так, валовой сбор семян люцерны сократился в Западной Сибири с 17,9 в 1991 г. до 2 тыс.ц в 2002 г. При этом урожайность семян не превышает 1 ц/га (Кашеваров, Резников, 2004). В настоящее время при существующей дороговизне на энергоносители, минеральные удобрения, неадекватности цены затрат и получаемой продукции важно находить пути повышения эффективности производства при минимальных затратах. Одним из таковых может быть возделывание бобовых многолетних трав с использованием ризоторфина и микроудобрений для обработки семян перед посевом. Затраты при этом весьма незначительны. На 1 га для обработки семян перед посевом требуется 5 кг ризоторфина и 170 мг микроэлементов. В Сибири подобных исследований не проводили, что и послужило мотивом для постановки соответствующих опытов с люцерной и козлятником.

Определяющую роль для повышения урожайности семян люцерны имели нормы высева и обработка семян перед посевом изучаемыми препаратами. В течение 3 лет исследований наиболее низкая урожайность семян люцерны отмечена в контроле при рядовом посеве - 44 кг/га. Снижение нормы высева меньше отразилось на урожайности семян люцерны. Возделывание люцерны широкорядным способом не имело существенного преимущества перед рядовым посевом при сниженных нормах высева. Наиболее высокая урожайность сформировалась в варианте с нормой высева 2 млн. шт./га при рядовом посеве, где семена были обработаны перед посевом микроудобрениями и ризоторфином - 296 кг/га (табл.6).

Таблица 6. Урожайность семян многолетних трав в зависимости от нормы высева и обработки семян перед посевом, кг/га

Норма высева семян, млн.шт./га (фактор А)	Обработка семян перед посевом (фактор Б)
	контроль (без обработки)	микроудобрениями	ризоторфином	микроудобрениями и ризоторфином
Люцерна изменчивая (1997 - 1999 гг.)
6 (рядовой, 15см)	44	170	160	209
4 (рядовой)	55	130	152	204
2 (рядовой)	50	160	198	296
2(широкоряд-ный, 60 см )	45	151	194	253
НСР05 А - 12,8; НСР05 Б - 12,8 НСР05 АБ - 25,5
Козлятник восточный (2000 - 2004 гг.)
1,5(широкоряд-ный, 30 см )	164	178	328	315
1,2 -||-	228	297	332	327
0,9 -||-	293	339	298	338
0,6 -||-	277	366	368	377
0,3 -||-	210	356	361	322
НСР05А - 30,8 НСР05Б - 29,0 НСР05 АБ - 63,2

Следовательно, наиболее эффективным оказалось действие на урожайность семян люцерны препаратов ризоторфина и микроудобрений. Урожайность семян люцерны выросла по сравнению с контролем более чем в 6 раз.

Анализ урожайности семян козлятника восточного в течение 5 лет показал, что влияние обработки семян перед посевом микроудобрениями и ризоторфином на семенную продуктивность весьма значительно. Урожайность в опытных вариантах более чем в 1,5 раза выше по сравнению с контролем.

В среднем за 5 лет наблюдений наиболее высокая урожайность отмечена в варианте, где использовали микроудобрения с ризоторфином при норме высева семян 0,6 млн. шт./га - 377 кг/га (табл.5). Норма высева решающего влияния на урожайность семян не оказала. Величина семенной продуктивности люцерны и козлятника по двум закладкам подтвердила полученную закономерность (табл.7).

Таблица 7. Урожайность семян многолетних трав в зависимости от нормы высева и обработки семян...