Формирование поливидовых посевов силосных культур в лесостепи Самарского Заволжья

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Формирование поливидовых посевов силосных культур в лесостепи Самарского Заволжья

Хисматов Мидехат Мисбахович

Кинель - 2013

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук Троц Василий Борисович

Официальные оппоненты: Гущина Вера Александровна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия», заведующая кафедрой «Растениеводство и лесное хозяйство»

Ласкин Олег Дмитриевич, кандидат сельскохозяйственных наук, ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия», доцент кафедры «Растениеводство и селекция»

Ведущая организация: Государственное научное учреждение Самарский научно исследовательский институт сельского хозяйства имени Н.М.Тулайкова Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита состоится «17» декабря 2013 года в 1000 часов на заседании диссертационного совета ДМ220.058.01 при ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 446442,Самарская область, г.о. Кинель, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, д. 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия».

Автореферат разослан «14» ноября 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета- Марковская Галина Кусаиновна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Успешное ведение животноводства невозможно без обеспечения скота необходимым количеством кормов, сбалансированных по переваримому протеину, дефицит которого в лесостепной зоне Самарского Заволжья в настоящее время составляет около 15-20%, а в зимних рационах достигает 30-40%. В связи с этим особую актуальность имеют исследования, направленные на разработку современных ресурсосберегающих приемов формирования высокопродуктивных поливидовых агрофитоценозов силосных культур, обеспечивающих получение стабильных урожаев фитомассы, сбалансированной по переваримому протеину и другим, физиологически активным веществам в пределах зоотехнических норм.

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в разработке приемов возделывания поливидовых посевов силосных культур, обеспечивающих получение в условиях лесостепи Самарского Заволжья стабильных урожаев фитомассы с содержанием переваримого протеина и других питательных веществ в пределах физиологических норм. В соответствии с этим в задачи исследований входило:

Изучить особенности роста и развития кукурузы в одновидовых и совместных травостоях с мальвой мелюка и донником белым однолетним при различных способах размещения компонентов в посеве.

Провести сравнительную оценку кормовой ценности урожая и определить наиболее приемлемые варианты смесей.

Изучить особенности формирования фитомассы смеси подсолнечника гороха, овса и редьки масличной на силос при различных уровнях минерального питания растений.

Выявить влияние сроков посева гороха, овса и редьки масличной в ценозах подсолнечника на продуктивность травостоя и качество урожая.

Дать экономическую и агроэнергетическую оценку разработанным технологиям. поливидовый силосный фитомасса протеин

Внедрить наиболее эффективные приемы повышения протеиновой полноценности травостоев кормовых культур в производство.

Научная новизна. Впервые в условиях лесостепи Самарского Заволжья изучены особенности роста и развития кукурузы на силос в бинарных посевах с мальвой мелюка и донником белым однолетним при различных схемах размещения компонентов. Дано агробиологическое обоснование целесообразности моделирования таких травостоев. Выявлен характер ассоциативных напряжений в поливидовых агроценозах. Установлены основные биометрические параметры силосных плантаций, позволяющих в 1,3-1,9 раза увеличить выход переваримого протеина с 1 га и повысить его концентрацию в 1 кормовой единице до 99-123 г. Проведено уточнение сроков посева гороха, овса и редьки масличной в ценозах подсолнечника на силос, обеспечивающих без существенных дополнительных материальных затрат значительный выход кормового белка с единицы площади при более рациональном использовании трофических ресурсов. Выявлено влияние минеральных удобрений на характер межвидовой конкуренции и продуктивность совместного травостоя подсолнечника, гороха, овса и редьки масличной.

Дана экономическая и агроэнергетическая оценка разработанным приемам возделывания силосных культур.

Основные положения, выносимые на защиту:

Размещение кукурузы с мальвой мелюка и донником белым однолетним в бинарных посевах на силос чередующимися рядами, по схеме 1:1 обеспечивает максимальный сбор кормовых единиц - 4,51-4,72 т/га, переваримого протеина- 0,55-0,58 т/га, обменной энергии - 54,32-57,46 ГДж/га и гарантирует получение зеленой массы с концентрацией кормового белка в 1 кормовой единице на уровне 122-123 г;

Формирование совместных агрофитоцинозов подсолнечника, гороха, овса и редьки масличной на силос с одновременным высевом смеси семян всех культур обеспечивает наибольший выход с 1 га кормовых единиц - 4,00-5,13 т, переваримого протеина - 0,47-0,68 т, обменной энергии - 46,35-68,77 ГДж и позволяет балансировать фитомассу по кормовому белку в пределах 105-132 г на 1 кормовую единицу.

Практическая ценность работы. Производству рекомендованы технологии создания стабильных поливидовых агроценозов силосных культур, позволяющие в 1,3-1,9 раза увеличить выход кормового белка с единицы площади и получать фитомассу, сбалансированную по переваримому протеину и другим питательным веществам в пределах зоотехнических норм.

Полученный экспериментальный материал используется в учебном процессе в ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия», ФГБОУ СПО «Аксеновский сельскохозяйственный техникум» и ГБОУ НПО «Профессиональное училище №40», в программах повышения квалификации специалистов и руководителей хозяйств Самарской, Оренбургской областей и Республики Башкортостан.

По разработанным технологиям кормовые культуры возделываются в колхозе «Искра», ИП «Гараев Н.К.», СПК «Луч», СПК «Красная Звезда», учебном хозяйстве ФГБОУ СПО Аксеновский СХТ и других хозяйствах Самарской и Оренбургской областей, Республики Башкортостан на площади около 3 тыс. га

Апробация работы. Основные положения диссертации опубликованы в 15 печатных работах, в том числе 5 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК России. Докладывались на IV Международной научно-практической конференции «Достижения вузовской науки» (г. Новосибирск, 2013 г.), на VIII Международной научно-практической конференции «Интеграция науки и практики как механизм эффективного развития современного общества» (г. Москва, 2013 г.), на XV Международной научно-практической конференции «Современные проблемы гуманитарных и естественных наук» (г. Москва, 2013 г.), на Международной научно-практической конференции «Восточное партнерство» (Польша, 2013 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Энегросберегающие технологии производства продукции растениеводств» (г. Уфа, 2013 г.), а также на агрономических конференциях Челно-Вершинского, Клявлинского, Исаклинского, Камышлинского районов Самарской области. Северного, Асекеевского, Абдулинского районов Оренбургской области. Альшеевского, Аургазинского и Белебеевского районов Республики Башкортостан (2010-2013 гг.).

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 140 страницах и содержит введение, 5 глав, выводы и предложения производству, список литературы из 259 источников, в том числе 7 на иностранном языке. Работа включает 2 рисунка, 30 таблиц и 17 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2. Условия и методика исследований

Исследования проводились в период с 2010 по 2012 гг. на полях учебного хозяйства ГБОУ НПО «Профессиональное училище № 40» Камышлинского района Самарской области в годы с резко контрастными погодными условиями. 2011 год был относительно благоприятным с ГТК - 1,04. 2012 - отличался жаркой и сухой погодой и неравномерным выпадением осадков, ГТК- 0,70. Аномально засушливый и жаркий тип погодных условий с ГТК - 0,21 был характерен для 2010 года.

Для решения поставленных задач закладывалось 2 полевых опыта. В опыте 1 на умеренном фоне минерального питания (N 39 Р6 К25) изучались особенности формирования урожая кукурузы на силос в одновидовых и совместных посевах с мальвой мелюка (Malva meluca Graebn) и донником белым однолетним (Melilotus albus desr.) при различных способах размещения компонентов в ценозах (табл. 1).

Таблица 1 - Схема опыта 1

Опыт 2 предусматривал изучение влияния различных сроков посева бобово-злаковой смеси и редьки масличной в травостои подсолнечника на продуктивность агрофитоциноза и характер межвидовой конкуренции. Опыт закладывался на трех уровнях минерального питания растений: 1 - контроль (без удобрений); 2 - фон - 1 (расчетные дозы (N84 Р11 К17) на урожай зеленой массы 25 т/га); 3 - фон - 2 (расчетные дозы (N123 Р23 К35) на урожай зеленой массы 30 т/га) по следующей схеме (табл.2).

Схема опыта 2

Почва - чернозем выщелоченный с содержанием гумуса 5,0%, подвижного фосфора - 16,4 мг и обменного калия - 20,3 мг на 100 г почвы. Мощность гумусового горизонта до 40 см. Реакция почвенного раствора - рН 6,2-6,8. Предшественник - озимая пшеница. После её уборки проводили зяблевую вспашку на 25-27 см. Весной велось боронование БЗТС-1,0 поперек основной обработки. Первая культивация проводилась на глубину 8-10 см, вторая - в день посева на 5-6 см. Посев выполнялся сеялкой KINZE-2000. Способ посева подсолнечника, кукурузы и мальвы - широкорядный с междурядьями 70 см. Семена мальвы смешивались с гранулированными удобрениями (аммофос) в соотношении 1:6 и высевались через туковысевающие аппараты сеялки на глубину 3-4 см: во 2 варианте опыта в зону рядка кукурузы, а в 3-6 вариантах в отдельные ряды в соответствии со схемой опыта. Донник белый однолетний в 7 и 8 варианте опыта также высевался широкорядно, через туковысевающие аппараты сеялки KINZE-2000 в смеси с аммофосом в соотношении 1:6 на глубину 2-4 см. В 9 варианте опыта семена донника белого однолетнего размещались в почве сплошным рядовым способом (с междурядьями 15 см) сеялкой СПУ-6 поперек посева кукурузы. Затем поле прикатывалось. В течение лета в широкорядных травостоях проводили две междурядные обработки культиватором КРН - 5,6. Бинарные ценозы со сплошным рядовым способом посева донника однолетнего ухода не требовали. Для посева использовались сорта и гибриды: кукурузы - Кинбел 181 СВ, мальвы - Волжская, донника белого однолетнего - Поволжский.

Подсев бобово-злаковой смеси и редьки масличной во 2 варианте опыта 2 проводился одновременно с посевом подсолнечника сеялкой СЗ-3,6. В 3 варианте - после боронования всходов подсолнечника. Удобрения вносились по той же схеме, что и в опыте 1. Фосфорные и калийные разбрасывались под вспашку, а азотные - весной под культивацию. Объектом исследований служили растения следующих сортов и гибридов: подсолнечника - Родник (Р 453); овса - Мирный; гороха - Новокуйбышевский, редьки масличной - Радуга.

Повторность в опытах трехкратная, учётная площадь делянок 100 м2 . Размещение вариантов систематическое. Экспериментальная работа проводилась с учетом основных методических указаний, разработанных ВНИИ кормов им. В.Р.Вильямса (1987), методики полевого опыта Б.А.Доспехова (1985), методических указаний по проведению полевых опытов с кормовыми культурами (1997), методического пособия по агроэнергетической и экономической оценке технологий и систем кормопроизводства (1995).

Полевые опыты сопровождались необходимыми наблюдениями и анализами:

Посевные качества семян определялись в лаборатории Камышлинского районного отдела филиала ФГБУ «Россельхозцентр» по Самарской области по существующим ГОСТам.

Метеорологические условия анализировались по данным АМС «Клявлино», а также прослеживались нами в течение всего периода вегетации растений.

Густоту стояния растений подсчитывали на постоянно закрепленных площадках по 0,5 м2 в четырехкратной повторности на двух несмежных повторениях. Подсчет проводили в фазе полных всходов и в конце вегетации.

Фенологические наблюдения велись с отметкой даты посева, полных всходов. У овса отмечалось кущение, выход в трубку, выметывание, молочная и восковая спелость зерна. У гороха - даты ветвления, начала и полного образования бобов, зеленой и восковой спелости. У подсолнечника - формирование первой, второй и третьей пар настоящих листьев, образования корзинок, полного цветения (75%). У кукурузы - появление трех и пяти листьев, даты начала и полного выметывания, молочной и восковой спелости зерна. У мальвы и донника однолетнего - начала (10%) и полных (75%) всходов, ветвления, выметывания и бутонизации, начала и полного цветения (75%), укосной спелости.

Динамику линейного роста определяли путем измерения высоты случайно выбранных растений в 10 пунктах делянки с интервалом в 20 дней от начала интенсивного роста и пред уборкой.

Приросты зеленой массы и сухого вещества определяли через 20 дней от начала интенсивного роста и перед уборкой урожая. Растения срезались с площадки 0,5 м2 на всех повторениях опыта. После взвешивания определялся выход сухого вещества, для чего измельченные пробы высушивались при температуре 1050С до постоянного веса. Параллельно исследовалась структура надземной массы травостоев путем разделения двух пробных снопов на стебли, листья, соцветия и их взвешиванием. Доля каждой фракции вычислялась в процентах.

Площадь листовой поверхности определялась по оригинальной программе - методом сканирования на ПЭВМ Pentium ЙV. Фотосинтетический потенциал посевов и чистая продуктивность фотосинтеза рассчитывалась по методике А.А.Ничипоровича (1976), Г.С. Посыпанова (1997).

Данные прихода фотосинтетически активной радиации (ФАР) взяты в ФГБУ "Самарский центр по гидpометеоpологии и монитоpингу окpужающей сpеды". КПДфар рассчитывали с учетом калорийности 1 кг сухой биомассы, ее прироста за определенный промежуток вегетации и суммы ФАР за тот же период.

Учет урожая проводился поделяночно методом взвешивания на весах ВП-100 скошенной зеленой массы со всей учетной площади делянки. Перед уборкой в поливидовых посевах учитывалась доля каждого компонента ценоза в урожае.

Химические анализы растений выполнялись в лаборатории животноводства ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА на инфракрасном анализаторе ИК 4500.

Питательная ценность зеленой массы в кормовых единицах рассчитывалась на основе данных химического состава растений, коэффициентов переваримости по М.Ф.Томмэ (1984). Расчет условных кормопротеиновых единиц сделан по методике С.И.Мартиросова и др. (1977). Обменная энергия 1 кг сухой биомассы определялась согласно рекомендаций по оценке питательности кормов в энергетических кормовых единицах (Григорьев В.А. и др., 1984; Васин В.Г. и др., 2005; Кулик М.Ф. и др.,2012).

Лабораторные анализы почвы проводились в ФГБУ "Станция агрохимической службы "Самарская" по общепринятым методикам.

Математическая обработка экспериментального материала проводилась по Б.А. Доспехову (1985) в вычислительном центре ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА. Отдельные параметры подвергались корреляционному и регрессионному анализу.

Расчет агроэнергетической эффективности сделан в соответствии с методическими рекомендациями ученых ВНИИ им. В.Р. Вильямса (1989, 1995) ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА (Васин В.Г. и др., 2005) на ПЭВМ.

Экономическую оценку результатов исследований выполняли по методике, разработанной кафедрой экономики ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА на ПЭВМ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2. Формирование бинарных травостоев при различных схемах посева компонентов

Фенологические наблюдения. Появление всходов как на делянках одновидового посева, так и совместного происходит одновременно. В последующем начинает проявляться взаимное ингибирование растений. Причем особенно выраженно оно наблюдается в совместных посевах, где семена донника однолетнего подсевались в ценозы кукурузы сплошным рядовым способом. К началу уборки при данной конструкции растительного сообщества кукуруза подходит в среднем на 7-10 дней позже, чем в одновидовом посеве. Четко выраженное запаздывание в прохождении фенофаз наблюдается и в вариантах, где семена мальвы и донника однолетнего высевались в один рядок с кукурузой. Причем депрессировались оба компонента. Молочно-восковая спелость зерна у кукурузы в посеве с мальвой наступала в среднем на 5-7 дней, а в ценозе с донником однолетним на 7-8 дней позже, чем у контрольных растений. Фаза цветения мальвы в данном травостое задерживалась в среднем на 5-7 дней, а донника однолетнего на 4-6 дней по сравнению с чистыми посевами.

Размещение растений чередующимися рядами (1:1) позволяет существенно снизить межвидовые напряжения в фитоценозе. В результате скорость прохождения фенофаз в таком ценозе повышалась, и к моменту уборки они стали подходить раньше, с запаздыванием лишь на 3-5 дней по отношению к моноцинозу кукурузы.

Уменьшение доли мальвы в травостое до 50% и размещение ее через два ряда кукурузы (2:1) позволяет снизить степень взаимоугнетения. Для формирования урожая биомассы им потребовалось только на 2-3 - дня больше контрольного посева. Формирование травостоев с долей мальвы в пределах 40% и 30% и со схемой ее размещения через три (3:1) и четыре (4:1) ряда кукурузы позволяет создавать растительные конструкции с темпами развития компонентов близкими к чистым посевам. К моменту укосной спелости они подходят в среднем на 1-2 дня позже контрольного варианта.

Густота стояния. Установлено, что полевая всхожесть семян изучаемых культур как в одновидовых, так и в смесях примерно равна. В течение вегетации часть опытных растений неизбежно погибала в силу естественных причин. В бинарных ценозах процессы изреживания усиливалось еще и сложными межвидовыми взаимоотношениями. При возделывании кукурузы с мальвой в одном рядке сохранность растений снижается соответственно на 15,0% - до 71,1% и на 25,7% - до 55,5%. Посев культур чередующимися рядами (1:1) позволяет существенно уменьшить ассоциативное напряжение и увеличить сохранность по сравнению с первым вариантом смеси - кукурузы на 6,0%, а мальвы на 12,8%. Размещение мальвы через два ряда кукурузы (2:1) еще дальше разводит растения по «экологическим нишам», сохранность кукурузы в таком травостое составляет 77,4%, а мальвы 66,4%. Выживаемость кукурузы и мальвы в посеве со схемой размещения 3:1 равнялась, соответственно, 78,8% и 67,1%. Это на 10,8% и 20,9% больше значений варианта смеси с высевом семян различных ботанических семейств в один рядок и лишь на 3,8%-4,0% меньше параметров одновидовых травостоев. Моделирование фитоценоза по схеме 4:1 максимально снижает стрессы, вызванные межвидовой конкуренцией. Выживаемость биотипов в таком сообществе была близка к показателям монопосевов, уступая им только 2,2%-2,6%.

Замен мальвы донником однолетним значительно усиливает ценотическое давление на кукурузу. К моменту уборки ее густота стояния в варианте с высевом семян в один рядок не превышала 67,3% от полученных всходов. При черезрядном их размещении (1:1) к концу вегетации выживают 68,4-71,6% взошедших растений. Уплотнение кукурузы донником однолетним при его сплошном рядовом способе посева значительно депрессирует злаковый компонент смеси, снижая его сохранность до 62,2%.

Линейный рост растений. Размещение компонентов в одном рядке ведет к снижению темпов линейного роста. Высота стеблей кукурузы и мальвы к укосной спелости в этом варианте опыта на 24 см и 48 см уступала моноцинозам. Посев видов чередующимися рядами (1:1) существенно снижает взаимоугнетение, но не исключает его. К моменту уборки высота стеблей кукурузы оказалась на 15 см, а мальвы на 10 см ниже контрольных растений. Размещение мальвы через два ряда кукурузы (2:1) увеличивает высоту основного компонента до 170 см. Однако данная схема посева увеличивала затенение мальвы. В результате ее темпы линейного роста в среднем за вегетацию снижались на 2,1%, а высота стеблей уменьшалась на 4,0 см - до 152 см. В травостоях с 40% долей мальвы и схемой ее размещения через три ряда кукурузы (3:1) высота стеблей злаковой культуры к укосной спелости равнялась 173 см, мальва занимала надпочвенное пространство до 148 см. Посев культур по схеме 4:1 еще больше увеличивает конкурентную силу злакового растения, снижая среднесуточные приросты мальвы за вегетацию до 1,6-1,8 см, а ее высоту к уборке - до 140 см. Темпы линейного роста кукурузы, наоборот, возрастали и приближались к ее ростовым процессам в моноценозе, уступая им лишь в среднем 2 см.

Ярусная архитектоника травостоя формировалась и в бинарных посевах кукурузы с донником однолетним. При этом высота стеблей кукурузы в варианте со сплошном рядовым способом посева бобового компонента была в среднем на 37 см меньше по сравнению с контролем. Широкорядный посев культур с размещением компонентов в одном рядке увеличивал линейный рост кукурузы, но сильно затенял и угнетал бобовую культуру, уменьшая ее среднесуточные приросты на 7,1-23,0%. Посев кукурузы и донника однолетнего чередующимися рядами (1:1) позволяет добиться приемлемых темпов роста. Длина стеблей обоих компонентов смеси при данной схеме размещения находилась в пределах 90,4% и 92,5% от нормы.

Фотосинтетические параметры посевов. Выявлено, что включение мальвы в ценозы кукурузы позволяет существенно увеличить общую листовую поверхность посевов. На всех этапах вегетации площадь листьев бинарных посевов в среднем на 16,2-32,9% превышала индексы моноценоза кукурузы (табл. 3). При этом наибольшая

Таблица 3 - Фотосинтетические параметры посевов, 2010-2012 гг.

ассимиляционная площадь создавалась в травостоях с размещением мальвы через три ряда кукурузы (3:1) - 46,0 тыс. м2/га и через четыре ряда кукурузы (4:1) - 44,6 тыс. м2/га. Моделирование совместных травостоев кукурузы с донником однолетним также способствовало увеличению оптической поверхности посевов. Максимальную листовая поверхность ценозы кукурузы и донника однолетнего достигали при размещении компонентов чередующимися рядами (1:1) - 39,0 тыс. м2/га. Сплошной рядовой способ посева донника в междурядия кукурузы существенно депрессирует развитие злаковой культуры, снижая общую оптическую поверхность бинарного ценоза - до 32,5 тыс. м2/га. Посев кукурузы и донника однолетнего в один рядок позволяет создавать травостои с площадью листьев на уровне 35,1 тыс. м2/га.

Величина урожая в поливидовых посевах зависит не только от площади листьев, но и от продолжительности их функционирования или фотосинтетического потенциала (ФП). Создание бинарных травостоев кукурузы с мальвой позволяет в среднем на 20,7-36,4% увеличить ФП посевов. При этом динамика его формирования во всех вариантах смесей с начальных этапов вегетации имеет преимущество перед монопосевом кукурузы. Установлено, что наиболее мощный ФП - 2146 тыс.м2 · дней/га формируется в травостоях со схемой размещения мальвы через два ряда кукурузы (2:1). Практически на равном уровне с этим вариантом находился и ФП ценоза с черезрядным размещением компонентов (1:1) - 2127 тыс.м2 · дней/га. Размещение мальвы через три (3:1) и четыре (4:1) ряда кукурузы ведет к уменьшению ФП поливидовых посевов соответственно до 2082 и 2006 тыс.м2 · дней/га. При высеве семян кукурузы и мальвы в один рядок ФП травостоев равняется 1899 тыс.м2 ·дней/га.

Замена мальвы донником однолетним также способствует созданию относительно большего фотосинтетического потенциала посевов - на 28,3-36,7% превышающего контрольный уровень. При этом максимальные значения ФП отмечались в травостоях с черезрядным размещением культур (1:1) - 2151 тыс.м2 · дней/га.

Наряду с ФП важную роль в формировании урожая играет чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) - показатель, характеризующий эффективность работы листовой поверхности. Исследованиями выявлено, что ЧПФ величина непостоянная и существенно меняется в течение вегетации. Анализ средних значений за вегетацию показал, что в моноценозе кукурузы они равны 4,20 г/м2 ? сутки. В ее смесях с мальвой индексы ЧПФ снижались на 2,4-10,5%, а с донником однолетним на 17,3-32,5%. При этом относительно высокие темпы прироста органики сохранились в травостоях с размещением мальвы через два ряда кукурузы (2:1) - 4,10 г/м2 ? сутки., В ценозах со схемами посева 3:1 и 4:1 ЧПФ равнялась - 3,94-3,99, а в черезрядных травостоях (1:1) - 3,58 - 3,94 г/м2 ? сутки Интенсивность ЧПФ в одновидовых посевах мальвы и донника однолетнего составляла соответственно 4,47 и 3,79 г/м2 ? сутки.

Эффективность работы фотосинтетического аппарата можно оценить по коэффициенту использования ФАР. Анализ показателей КПД ФАР выявил, что метеорологические условия в годы проведения опытов не способствовали максимальному использованию солнечной энергии. Однако размещение мальвы и кукурузы по схеме 2:1 позволяет аккумулировать 163,5 ГДж/га обменной энергии с КПД ФАР - 1,98%. В вариантах с донником однолетним наиболее удачной оказалась конструкция с черезрядным посевом культур (1:1) - 141,4 ГДж/га обменной энергии с КПД ФАР 1,71%.

Продуктивность посевов. Анализ полученных данных показал, что наиболее полно жизненные ресурсы в годы исследований использовали посевы с высевом мальвы через два ряда кукурузы (2:1), формируя в среднем 21,2 т/га зеленой массы (табл. 4). Близко к этому варианту оказался и травостой с размещением мальвы через три ряда кукурузы (3:1), обеспечивая получение 21,0 т/га зеленой массы. Урожайность травостоев с посевом мальвы через один ряд кукурузы (1:1) и через четыре ряда кукурузы (4:1) была практически равной и составляла соответственно 20,5 т/га и 20,6 т/га. Размещение кукурузы и мальвы в одном рядке существенно детерминировало ростовые процессы растений и объемы накопления ассимилянтов. Сбор зеленой массы в этом варианте опыта оказался на 3,7% ниже контрольного значения и на 9,6-13,4% других травостоев кукурузы с мальвой.

Таблица 4 - Урожай зеленой массы силосных культур, т/га, 2010-2012 гг.

НСР05 0,53 0,45 0,56

В ценозах кукурузы с донником однолетним максимальный выход зеленой массы обеспечивал травостой с черезрядным способом посева культур (1:1), - 19,6 т/га.

Анализ сборов сухого вещества показал, что наибольшее его количество аккумулируют травостои с размещением мальвы через два ряда кукурузы (2:1) - 5,38 т/га и фитоцинозы с посевом мальвы через один ряд кукурузы (1:1) - 5,24 т/га. Выход сухого вещества с фитомассой кукурузы и донника оказался в среднем на 7,0-9,7% меньше бинарных посевов кукурузы с мальвой. При этом превышение контрольного уровня - на 3,7% отмечалось только в травостоях с черезрядным размещением (1:1) культур.

Математическая оценка связей продуктивности посевов и фотосинтетических параметров травостоев выявила, что выход зеленой массы и сухого вещества с единицы площади в большей степени определяется размерами оптической поверхности (r = 0,51, r = 0,87) и в средней степени - продолжительностью ее функционирования (r = 0,37, r = 0,56). Коэффициент корреляции с ЧПФ находился в пределах r = 0,28-0,56.

Структура урожая. Посев биотипов в один рядок обуславливает формирование тонкостебельного травостоя со сравнительно большой долей листьев в фитомассе - 23,0-35,2%. Высокая облиственность сохраняется и при размещении мальвы и донника однолетнего по схеме 1:1 - 22,1-34,0%. Посев мальвы через два (2:1) и три (3:1) ряда кукурузы способствовал более мощному развитию стеблей злака и увеличению массы его початков и соцветий в общем урожае в среднем на 9,4-11,6%. Мальва, наоборот, испытывая острое ценотическое давление, уменьшала число листьев и их размер в среднем на 1,2-9,3%. В результате облиственность компонентов при данных схемах посева снижалась до 22,0-33,6%. Размещение мальвы через четыре ряда кукурузы (4:1) повышала долю ее стеблей в общей фитомассе в среднем на 4,5-11,5%, а соцветий кукурузы на 9,0-11,1%, уменьшая облиственность растений до 30,0-21,6%. Подсев донника однолетнего сплошным рядовым способом в междурядья кукурузы снижает облиственность злака до 20,0%, но позволяет сохранить сравнительно высокую долю листьев бобового компонента - до 32,0% в общем урожае фитомассы.

Качество корма определяется и соотношением компонентов в урожае. Выявлено, что наибольший удельный вес мальва имеет в фитомассе варианта с черезрядным размещением компонентов (1:1) - 43,4%. Посев кукурузы и мальвы в один ряд также обеспечивает сравнительно большую долю высокобелковой биомассы в общем урожае - 40,0%. Близко к этому варианту опыта оказалось и соотношение компонентов в урожае травостоя с размещением мальвы через два ряда кукурузы (2:1) - 39,0%. Посев мальвы через три (3:1) и четыре (4:1) ряда кукурузы снижает ее долю в общем урожае соответственно в 1,4 и 2,0 раза.

Корреляционный анализ факторов, определяющих долю высокобелкового компонента в урожае, выявил сильную степень зависимости данного показателя от площади листьев биотипа (r = 0,94) и мощности его фотосинтетического аппарата (r = 0,84). Средняя корреляционная связь прослеживалась с высотой растений (r = 0,70) и слабая с густотой их стояния в травостое (r = - 0,40).

Химический состав биомассы. Абсолютно сухое вещество контрольных посевов кукурузы накапливало в среднем 6,40% сырого протеина, мальвы - 14,15%, а донника однолетнего - 15,10%. Поэтому включение мальвы и донника однолетнего в бинарные ценозы способствует существенному увеличению кормового белка в урожае. Так, даже относительно небольшое присутствие растений мальвы в поливидовом травостое, сформированном по схеме 4:1, повышало содержание протеина по сравнению с контролем на 28,1%. Размещение мальвы и кукурузы по схеме 1:1 способствовало формированию хорошо облиственных высокорослых растений мальвы, способных к максимально возможной аккумуляции белковых веществ в фитомассе. В результате сухое вещество данного варианта смеси отличалось повышенным содержанием сырого протеина - 11,06%, в 1,70 раза превышающего контрольный показатель.

Замена мальвы донником однолетним также увеличивает содержание протеина в фитомассе бинарного ценоза в среднем в 1,4-1,7 раза по сравнению с чистым посевом кукурузы. При этом наибольшая его концентрация отмечалась в сухом веществе урожая посева с черезрядным размещением компонентов (1:1) - 10,93%.

Анализ данных по сырой клетчатке показал, что в вариантах кукурузы с мальвой наименьшее ее количество аккумулируют биомасса при черезрядном размещении видов (1:1) и при их высеве в один рядок, соответственно 24,10% и 24,80%. Размещение мальвы через три (3:1) и четыре (4:1) ряда кукурузы способствует формированию сравнительно грубо стебельной биомассы с содержанием клетчатки 26,10-26,80%. Уровень накопления клетчатки в ценозах с донником однолетним варьировал от 25,20% до 26,40%, что на 2,4-13,9% меньше чем в моноцинозе кукурузы.

Фитомасса кукурузы накапливала в среднем 2,15% сырого жира, а ее бинарных травостоев с мальвой и донником однолетним - от 2,30% до 2,90% или на 7,0-34,8% больше. При чем черезрядное размещение культур (1:1) способствовало лучшему развитию второго компонента смеси и увеличению жировых веществ в урожае.

Наибольшее количество сырой золы содержалось в растениях мальвы - 9,20% и донника однолетнего - 9,08%, а наименьшее - 7,00% в фитомассе кукурузы. Моделирование бинарных посевов позволяет увеличить содержание сырой золы в урожае на 7,1-22,8% по сравнению с чистой кукурузой, а размещение культур в агроценозе чередующимися рядами (1:1) способствует максимальной аккумуляции зольных элементов в растениях - до 8,60%.

Кормовая ценность урожая и сборы переваримого протеина. Установлено, что монопосевы кукурузы обеспечивают выход не более 4,00 т/га кормовых единиц и 0,30 т/га переваримого протеина с его концентрацией в 1 корм. ед. 75 г, и 9,5 МДж обменной энергии в 1 кг сухого вещества, что на 46,6% и 15,8% ниже зоотехнических норм (табл. 5). Включение мальвы в состав ценозов кукурузы даже с относительно небольшой ее нормой высева и размещением через три (3:1) и четыре (4:1) ряда злаковой культуры дает увеличение выхода переваримого протеина на 56,6% и 36,6%, а обменной энергии на 10,0% и 7,4%. Обеспеченность 1 кормовой еденицы переваримым протеином повышается до 103 и 100 г, что на 37,3% и 33,3% больше показателей монопосева кукурузы. Размещение мальвы через два ряда кукурузы (2:1) хотя и позволяет в среднем на 80,0% увеличить выход белка и на 19,1% обменной энергии с 1 га, однако не способствует достижению их максимальных сборов. Опытами установлено, что наибольший сбор кормовых единиц (4,72 т/га), переваримого протеина (0,58 т/га) и обменной энергии (57,64 ГДж/га) обеспечивается в бинарном ценозе при размещении кукурузы и мальвы чередующимися рядами (1:1). Сбалансированность кормовым белком 1 кормовой единицы при этом достигает 121 г, а на 1 кг сухого вещества приходится 11,0 МДж обменной

Таблица 5 - Кормовая ценность биомассы и выход переваримого протеина, 2010-2012 гг.

энергии. Посев семян кукурузы и мальвы в один рядок из-за сильного взаимоугнетения растений снижает выход кормовых единиц по сравнению с черезрядным размещением видов на 9,7%, переваримого протеина - на 11,5%, а обменной энергии - на 15,9%.

В вариантах с донником однолетним наиболее сбалансированную фитомассу по переваримому протеину и обменной энергии формировали травостои со схемой посева 1:1. Данная модель бинарного посева увеличивала по сравнению с контролем выход кормовых единиц на 12,7%, кормового белка в 1,8 раза и обменной энергии на 17,9%.

Сравнение изучаемых вариантов по сбору кормопротеиновых единиц - показателю, отражающему степень обеспеченности корма белком - подтверждает выявленные ранее закономерности. В ценозах с мальвой наибольший выход КПЕ - 5,26 тыс./га обеспечивает травостой с размещением биотипов по схеме 1:1. Аналогичный способ посева культур оказался лучшим и для кукурузы с донником однолетним - 5,00 тыс./га.

Математический анализ зависимости объемов сбора переваримого протеина выявил, что его выход с единицы площади в большей степени определяется долей высокобелкового компонента в урожае (r = 0,95) и уровнем аккумуляции сырого протеина в биомассе (r = 0,88) и в слабой степени - густотой стояния высокобелковых растений и урожаем зеленой массы (r = -0,16 и r = 0,24).

3. Влияние сроков посева компонентов на продуктивность поливидовых агрофитоцинозов

Особенности роста и развития силосных культур. Фазы полного цветения подсолнечник в одновидвом травостое достигал на 63-68 день дневного развития. В эти сроки и следует планировать его уборку. Моделирование совместных фитоценозов подсолнечника с горохом, овсом и редькой масличной существенно депрессирует растения. К уборке таких посевов можно приступать на 69-75 день после появления всходов. К этому времени горох достигает желтой спелости зерна в бобах нижнего и среднего яруса, овес находится в стадии молочно-восковой спелости зерна, а редька масличная - массового образования стручков. Высев вторых компонентов смеси по всходам подсолнечника значительно снижает ценотическое напряжение в растительном сообществе и повышает скорость прохождения фенофаз. При этом темпы развития подсолнечника приближаются к контрольным растениям. Его массовое цветение наступало на 66-70 день вегетации. В этот период горох и редька находились в фазе цветения, а овес в начале молочно-восковой спелости зерна.

Внесение удобрений задерживает развитие растений в среднем на 3-6 дней. Это позволяет сдвигать сроки уборки посевов и регулировать поступление фитомассы в соответствии с графиком сырьевого конвейера.

Анализ полевой всхожести показал, что при раннем сроке посева прорастает 80,0-82,5% семян гороха, 84,1-85,0% - овса и 81,7-82,4% - редьки масличной. При посеве по всходам подсолнечника полевая всхожесть семян уменьшалась в среднем на 18,0-22,3%. При этом нами не установлено каких-либо закономерностей и существенной разницы между вариантами, расположенными на различных уровнях минерального питания. На начальном этапе развития плотность посева в первую очередь определялась влагообеспеченностью и температурным режимом. Низкая полевая всхожесть культур при втором сроке посева обусловлена значительным снижением запаса влаги в верхнем слое почвы, особенно в острозасушливую весну 2010 и 2012 гг.

Подсчеты сохранившихся к уборке растений показали, что в одновидовых посевах подсолнечника к фазе массового цветения сохраняется 75,3-82,4% растений. Уплотнение подсолнечника по всходам викой, овсом и редькой масличной снижает выживаемость основной культуры на 3,6-7,2% до 72,7-76,9%. Гибель растений происходит в основном в результате их механического повреждения во время прохода сошников сеялки. В травостое с одновременным посевом всех видов ценоза выпадение подсолнечника ускорялось острой межвидовой конкуренцией, снижающей его сохранность в среднем до 65,3-72,0%, что на 14,4-15,3% ниже контрольного показателя. Сохранность вторых компонентов смесей во многом определялась временем заделки их семян в почву. Наиболее сильные стрессы в период вегетации испытывали растения второго срока посева. Их сохранность была в среднем на 10,5-16,6% меньше, чем при одновременном посеве с подсолнечником. Причем недостаток второго срока посева особенно четко прослеживался в аномально засушливых условиях весенне-летнего периода 2010 года.

С повышением уровня минерального питания растений до фона 1 сохранность всех компонентов увеличивается в среднем на 1,9-3,6%, а до фона 2 - 9,3-18,7% по отношению к контрольным значениям. Данная закономерность характерна как для первого, так и для второго способа посева смеси.

Исследованиями установлено, что при одновременном высеве всех компонентов происходит сильная депрессия основной силосной культуры. К моменту уборки высота подсолнечника в этом варианте опыта равнялась в среднем 130 см, что на 27 см меньше растений одновидового посева и на 22 см значений варианта с раздельным высевом культур. Подсев гороха, овса и редьки масличной по всходам подсолнечника существенно снижает межвидовую конкуренцию в агрофитоценозе в результате высота стеблей подсолнечника к уборке даже при естественном плодородии почвы равнялась 153 см, а при высоком уровне минерального питания достигала 164см. Однако смещение сроков посева компонентов сдерживало ростовые процессы гороха, овса и редьки масличной. К уборке разница в высоте стеблей гороха между первым и вторым вариантом смеси составляла 6 см, овса и редьки масличной соответственно 10 см и 7 см., на удобренных делянках она достигала 10-30 см.

Внесение удобрений увеличивало высоту стеблей подсолнечника на 8,2-17,6%, а гороха, овса и редьки масличной в 1,2-1,8 раза.

Продуктивность травостоев. Установлено, что в условиях неравномерного и недостаточного увлажнения моноценозы подсолнечника даже при естественном плодородии почвы способны формировать в среднем 19,9 т фитомассы с 1 га (табл. 6).

Таблица 6 - Урожайность зеленой массы силосных культур, т/га

НСР 05 ОБ 0,42 0,44 0,39

НСР 05 А 0,24 0,22 0,23

НСР 05 В, АВ 0,24 0,22 0,23

Внесение расчетных норм удобрений под планируемый урожай 25 т/га зеленой массы (фон 1) повышало продуктивность монопосевов сложноцветной культуры на 16,1% и обеспечивало в среднем за годы исследований выполнение программы на 92,5%. Увеличение уровня минерального питания до 30 т/га зеленой массы (фон 2) способствовало дополнительному получению по сравнению с контролем 7,3 т/га надземной фитомассы подсолнечника и обеспечивало 36,7% прибавку урожайности.

Включение в состав фитоценозов основной силосной культуры сравнительно влаголюбивых растений: гороха, овса и редьки масличной - с одновременным их посевом снижает урожайность поливидовых травостоев по сравнению с монокультурой. При естественном плодородии почвы в среднем на 4,7%, а на удобренных делянках фона 1 и фона 2, соответственно, на 3,6% и 4,2%. При этом выполнение программы получения планируемых урожаев уменьшалось до 89,2% и 87,0%.

Смещение сроков посева подсолнечника и бобово-злаковой смеси с редькой масличной также вело к уменьшению сборов зеленой массы с 1 га в среднем на 7,0-10,5% по сравнению с одновидовым ценозом подсолнечника и на 2,2-6,1% по отношению к первому варианту смеси. Полнота выполнения программы снижалась до 85,6% и 82,0%. Однако уплотнение подсолнечника горохом, овсом и редькой масличной в фазу его всходов в относительно благоприятном 2011 году позволяло растениям полнее использовать жизненные ресурсы и снижало ценотическое напряжение в травостое. В результате урожайность данного варианта смеси в этот год на 2,6-5,4% превосходила показатели посевов с одновременным высевом компонентов.

Особенности растительных конструкций сказывались и на ботаническом составе фитомассы. Выявлено, что при посеве гороха, овса и редьки масличной одновременно с подсолнечником на делянках естественного плодородия почвы 50,5% общего урожая приходится на фитомассу сложноцветного растения, 19,2% - злакового и суммарно 30,3% на высокобелковую зеленую массу бобовой и крестоцветной культуры. Уплотнение подсолнечника в фазу его всходов существенно повышало конкурентоспособность основного компонента ценоза и увеличивало его долю в суммарном урожае до 63,3%, снижая удельный вес высокобелковых растений до 21,5%, а овса - до 15,2% или на 51,6% и 26,3%. Внесение удобрений стимулировало развитие гороха, овса и редьки масличной, повышая их конкурентную силу и, как следствие, долю в урожае в среднем на 4,0-28,1%.

Анализ данных по выходу сухого вещества с урожаем показал, что наибольший его сбор с 1 га при всех уровнях минерального питания обеспечивала смесь с одновременным высевом компонентов - 4,85-6,55 т/га, это на 5,0-6,3% больше контрольного показателя и на 3,0-6,5% значений травостоя со смещенным сроком посева культур. Внесение удобрений на делянках фона 1 увеличивало выход сухого вещества во всех вариантах опыта в среднем на 15,1-16,8%, а фона 2 - на 30,8-35,0% по сравнению с естественным уровнем плодородия почвы.

Химический состав и протеиновая обеспеченность урожая. Выявлено, что сухое вещество неудобренных монопосевов подсолнечника содержит в среднем 8,70% сырого протеина, 4,00% - сырого жира, 7,50% - сырой золы, 52,60% - БЭВ и сравнительно большое количество клетчатки - 28,10%. Включение в состав фитоценоза гороха, овса и редьки масличной с одновременным высевом всех компонентов позволяет на 42,5% повысить концентрацию сырого протеина в фитомассе и на 7,3% уменьшить содержание клетчатки. Моделирование поливидового ценоза с участием бобового и крестоцветного растения способствует увеличению количества жира и зольных элементов, соответственно, на 29,0% и 8,0%.

Смещение сроков посева вторых компонентов ценоза на фазу всходов подсолнечника, повышает долю последнего в структуре урожая. Это ведет к увеличению уровня клетчатки в фитомассе в среднем на 3,4% и снижению кормового белка на 14,0% по сравнению с показателями первого варианта смеси. Уменьшается и количество жира - на 6,4%, а золы - на 2,5%. Внесение минеральных удобрений способствовало увеличению в структуре урожая доли листьев и соцветий и, как следствие, стимулировало аккумуляцию в растениях питательных веществ.

Исследованиями установлено, что моноценозы подсолнечника при естественном уровне плодородия обеспечивают получение 3,68 т/га кормовых единиц и 0,29 т/га переваримого протеина при протеиновой обеспеченности 1 кормовой единицы в пределах 78 г, а 1 кг сухого вещества 8,4 МДж обменной энергией (табл. 7).

Таблица 7 - Кормовая ценность биомассы и выход переваримого протеина, 2010-2012 гг.

Уплотнение подсолнечника горохом, овсом и редькой масличной с одновременным высевом всех компонентов позволяет в 1,65 раза увеличить сборы кормового белка с 1 га и на 26,0% выход обменной энергии с урожаем. При этом сбалансированность фитомассы повышается на 51,2% и 17,9% достигая 118 г на 1 кормовую единицу и 9,5 МДж на 1 кг СВ.

Смещение сроков посева бобово-злаковой смеси и редьки масличной хотя и ведет к снижению сборов кормовых единиц и переваримого протеина на 5,2% и 17,5% по сравнению с первым вариантом смеси, однако позволяет повысить концентрацию кормового белка в фитомассе до 105 г на 1 корм. ед. или в 1,38 раза по отношению к одновидовому травостою подсолнечника.

Внесение удобрений до фона 1 увеличивало выход кормовых единиц с 1 га в моноценозах подсолнечника на 12,7%, а переваримого протеина на 13,8%. В поливидовых посевах прибавка составляла, соответственно, 12,6-14,5% и 20,0-23,4%. Концентрация протеина в 1 кормовой единице одновидового травостоя равнялась 80 г, а в смесях варьировала от 112 до 127 г. Повышение уровня минерального питания растений на фоне 2 обеспечивало дополнительный сбор кормовых единиц по сравнению с контролем в среднем на 28,2-32,8%, а по отношению к вариантам фона 1 на 12,0-17,...