Продукционный процесс агрофитоценоза козлятника восточного в условиях Среднего Поволжья

Размещено на http://allbest.ru

Продукционный процесс агрофитоценоза козлятника восточного в условиях Среднего Поволжья

А.Н. Кшникаткина, В.А. Гущина, В.А. Варламов, А.А. Галиуллин

Аннотация

Определяли основные показатели продукционного процесса растений козлятника восточного при выращивании на корм и семена.

Рассматриваются особенности формирования стеблестоя, корневой системы, симбиотического аппарата и фотосинтетическая деятельность агрофитоценозов в зависимости от нормы высева семян, срока и способа посева, а также под влиянием макро- и микроудобрений, бактериальных препаратов, регуляторов роста и электромагнитного поля сверхвысокой частоты.

Введение

Основным направлением интенсификации кормопроизводства в Среднем Поволжье на ближайшую перспективу является максимальное использование биологических и экологических факторов (1). Для биологизации земледелия Пензенской области особую актуальность приобретает увеличение посевных площадей как под традиционными (клевер, люцерна), так и под малораспространенными (козлятник восточный, донник, эспарцет) многолетними травами (2).

Целью нашей работы была оценка динамики продуктивности растений козлятника восточного при выращивании на корм и семена в лесостепной зоне Среднего Поволжья.

Методика

Объектом исследований служили растения козлятника восточного сорта Гале, интродуцированного в Пензенской области. Полевые опыты закладывали на делянках площадью 25-250 м² по общепринятым методам в 4-кратной повторности (3, 4).

Почва -- выщелоченный тяжелосуглинистый чернозем с содержанием гумуса в пахотном слое 6,85 %; рН 6,2-6,7. Учеты и анализы проводили по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (5).

Площадь листьев оценивали весовым методом, фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза -- по Ничипоровичу (6), формирование симбиотического аппарата -- по Посыпанову (7). Освещенность растений определяли в 12 ч дня люксометром Ю-16 и рассчитывали в процентах по отношению к таковой на открытых местах.

Семена обрабатывали в день посева ризоторфином (1 кг на гектарную норму высева семян; штамм ризобий 0706), молибденово-кислым аммонием (150 г на гектарную норму высева семян), гуматом натрия (0,3 г/кг семян) и экостом (1 г на 1,0-1,5 кг семян).

Некорневую подкормку проводили на второй год жизни посредством опрыскивания травостоя козлятника в фазу бутонизации - начала цветения водными растворами молибденово-кислого аммония (0,2 %), гумата натрия (0,05 %) и экоста (0,001 %).

Для более полной реализации и повышения продуктивности кормовых растений важное значение имеет поиск новых нетрадиционных и экологически чистых приемов возделывания, например предпосевная обработка семян электромагнитным полем сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ). В связи с этим мы подвергали семена перед высевом воздействию ЭМП СВЧ на установке Импульс-3У: частота излучения 2450 МГц, мощность 2680 Вт, потребляемая мощность 5 кВт, напряжение 380 В.

Погодные условия вегетационного периода различались в течение 12 лет исследований (1989-2001) по сумме выпавших осадков: гидротермический коэффициент в 1996 и 1998 годы не превышал 0,9; в 1991 и 1997 -- составлял 0,9-1,0; в остальные годы был выше 1,0.

Результаты

Известно, что главным фактором успешного семеноводства козлятника восточного является создание высокопродуктивного травостоя при благоприятных погодно-климатических условиях для формирования генеративных органов. Оптимальные условия для роста и развития растений козлятника восточного создавались в беспокровных ранневесенних посевах; в подпокровных посевах интенсивность роста растений снижалась, происходило сильное изреживание посевов, в результате чего уменьшалась продуктивность растений в последующие годы.

При ранних сроках посева растения заканчивали вегетацию в фазе бутонизации, при более поздних (летних) -- в фазе ветвления и стеблевания. Продолжительность вегетационного периода при посевах в мае, июне и июле составляла соответственно 131-151, 99-119 и 69-89 сут. После всходов растения козлятника вегетировали под покровом компонентов травосмеси в условиях прогрессивно ухудшающегося освещения и уменьшения запасов влаги и минеральных веществ в почве. По мере роста и развития покровной культуры освещенность растений козлятника снижалась.

Максимальное затенение покровной культурой значительно раньше наступало при возделывании козлятника совместно с вико-овсяной смесью, затем под покровом овса и ячменя, донника однолетнего, вайды красильной, кукурузы и проса. Степень затенения растений козлятника восточного определялась урожайностью покровной культуры (у = 56,326 - - 2,079х, r = -0,743). Наиболее благоприятный световой режим для растений козлятника складывался под покровом проса и кукурузы, выращиваемых на зеленый корм, а также ячменя -- на зерносенаж.

Рис. 1. Степень освещенности растений козлятника восточного сорта Гале под покровом ячменя в зависимости от нормы высева семян и способа посева: 1 и 2 -- норма высева семян соответственно 50 и 75 % (рядовой способ посева при ширине междурядий 30 см); 3, 4 и 5 -- норма высева семян соответственно 50, 75 и 100 % (сплошной способ посева при ширине междурядий 15 см); I, II, III, IV и V -- соответственно фазы кущения, выхода в трубку, цветения, молочной и восковой спелости.

При рядовом способе посева (ширина междурядий 30 см) ячменя, овса и викоовсяной смеси и снижении нормы высева семян на 25 и 50 % освещенность растений козлятника увеличивалась в 1,8-2,3 раза по сравнению со сплошным способом посева при норме высева семян 100 % (рис. 1). Максимальная освещенность в течение всего вегетационного периода наблюдалась в беспокровном посеве при внесении гербицидов.

Наиболее интенсивно растения козлятника росли и развивались под покровом проса и ячменя при снижении нормы высева семян на 25-50 %, что обусловлено в первую очередь улучшением светового режима. Так, высота растений составляла 20,3-24,3 см, масса 100 растений -- 94,4-118,5 г, тогда как под покровом викоовсяной смеси эти показатели не превышали соответственно 10,8 см и 47,7-52,8 г.

Нами выявлена тесная корреляционная зависимость между световым режимом и массой сухих корней козлятника. Уравнение регрессии имеет следующий вид:

y = 0,954 + 0,044x, r = 0,926; y₁ = 16,458 + 0,517x, r = = 0,808,

где x -- освещенность, %; y и y₁ -- соответственно масса (г) и длина (см) корней.

Основы продуктивности травостоя козлятника закладываются в первый год жизни, от условий которого зависит урожайность в последующие годы. На сохранность растений оказывает влияние степень подготовленности к перезимовке. Для формирования травостоя, обеспечения высокой сохранности в зимний период и продуктивности растений козлятника важное значение имеет образование отпрысков корневищного типа и зимующих почек, обеспечивающих возобновление растений, для чего требуется не менее 110-120 сут активного роста.

В загущенных посевах и при поздних сроках высева семян формировалось меньше корневищных отпрысков и зимующих почек. Так, при норме высева 1,5 и 2,0 млн всхожих семян на 1 га число корневищных отпрысков уменьшалось соответственно на 17 и 13, зимующих почек -- на 17 и 20 % по сравнению с вариантом, где высевали 0,5 млн всхожих семян на 1 га. К концу первого года жизни в ранневесенних посевах формировалась более мощная корневая система, чем в летних (табл. 1).

При подпокровном посеве (совместно с ячменем, просом, вайдой красильной и кукурузой) у растений козлятника также наблюдалось образование более мощной корневой системы.

1. Показатели формирования травостоя и корневой системы козлятника восточного сорта Гале первого года жизни в зависимости от сроков посева*

Так, под покровом проса длина корней составляла 25,3-26,4 см, масса сухих корней -- 1,63-1,88 г, число активных клубеньков -- 56-60 шт. на одно растение.

При посеве козлятника в рядки ячменя, овса, викоовсяной смеси и проса длина корней достигала 20,8-26,8 см, масса сухих корней на одно растение -- 1,11-1,88 г. Количество корневых отпрысков и зимующих почек зависело от биологических особенностей вида покровной культуры, нормы высева семян и способа посева.

Зимостойкость растений козлятника была обусловлена видом покровной культуры. Например, под покровом ячменя на зерносенаж и зерно в зимний период погибало соответственно 21,3-31,4 и 23,3-33,4 % растений козлятника, под покровом овса и викоовсяной смеси на зерно-сенаж -- 35,2-42,1 и 38,9-42,0; проса -- 19,4-28,2; вайды красильной - 25,2; в беспокровных посевах -- 4,4 % растений.

Посыпанов отмечает, что растения козлятника восточного при благоприятных для симбиоза условиях и урожайности зеленой массы 40-80 т/га фиксируют от 200 до 400 кг/га азота (8). При анализе морфологических признаков симбиотического аппарата растений козлятника в первый год жизни нами установлено, что клубеньки образуются на корнях через 20-25 сут после появления полных всходов; через 5-6 сут в клубеньках синтезируется леггемоглобин. Большая часть клубеньков располагалась в слое почвы 10-12 см. Нами не выявлено существенной зависимости между началом образования и отмирания клубеньков и нормой высева семян. Продолжительность симбиоза составляла 150-154 сут.

В разреженных посевах (норма высева 0,5-0,75 млн всхожих семян на 1 га) отмечены более продолжительный период активного симбиоза, а также образование наибольшего числа клубеньков на корнях растений козлятника первого года жизни. Число и масса клубеньков на единицу площади повышались при увеличении нормы высева семян, причем в фазу стеблевания--бутонизации отмечены максимальные значения этих показателей -- соответственно 22-181 млн шт/га и 35-245 кг/га (рис. 2А). Синтетический потенциал в этот период составлял 2252-16823 и 1878-14805 кгсут/га -- соответственно суммарный и активных клубеньков.

Наибольшее число клубеньков формировалось на корнях растений ранних сроков посева. Так, при сроке посева 3 мая общее количество клубеньков составляло 88 млн, активных -- 74 млн шт/га, масса клубеньков --соответственно 132 и 122 кг/га. При летних сроках посева интенсивность формирования симбиотического аппарата резко снижалась как в первый, так и в последующие годы жизни (см. рис. 2Б).

Рис. 2. Число и масса клубеньков у растений козлятника восточного сорта Гале в зависимости от нормы высева семян (А) и сроков посева (Б): а и б -- число клубеньков, соответственно общее и активных, млн шт/га; 1 и 2 -- масса клубеньков, соответственно общая и активных, кг/га.

Установлено, что площадь поверхности листьев и величина фотосинтетического потенциала растений козлятника восточного зависят от нормы высева семян, срока и способа посева, условий минерального питания, а также других факторов.

Максимальная площадь поверхности листьев при оптимальных условиях наблюдалась в фазу бутонизации--начала цветения и составляла у растений козлятника первого, второго и третьего годов жизни соответственно 27,8-40,7; 74,7-96,2 и 96,3-118,1 тыс. м²/га (табл. 2). Основные показатели фотосинтетической активности посевов второго, третьего и четвертого годов жизни отражают прямую зависимость между фотосинтетическим потенциалом, площадью листьев и урожайностью.

2. Показатели фотосинтетической деятельности посевов козлятника восточного сорта Гале в зависимости от нормы высева семян

В первый год жизни площадь поверхности листьев растений козлятника в значительной степени была обусловлена видом покровной культуры, нормой высева семян и способом посева. Максимальные показатели площади поверхности листьев, фотосинтетического потенциала (ФП) и чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ) выявлены в посевах козлятника под покровом проса и составляли соответственно 31,6-38,4 тыс. м²/га; 1,18-1,5млнм²сут/га и 2,38-2,50 г/(м²сут).

Аналогичные данные получены под покровом кукурузы и вайды красильной. Наименьшая площадь ассимиляционной поверхности (15,9-25,0 тыс. м²/га) отмечена у растений козлятника под покровом викоовсяной смеси при использовании всех приемов агротехники. При уменьшении нормы высева семян покровной культуры и увеличении ширины междурядий площадь поверхности листьев возрастала.

Внесение минеральных удобрений обеспечивало увеличение площади поверхности листьев и ФП соответственно на 30,3 и 35,3 %. Применение некорневых подкормок молибденом и гуматом натрия в фазу бутонизации--начала цветения позволило существенно повысить (на 45,7 %) площадь поверхности листьев; в среднем за вегетационный период ЧПФ растений козлятника составляла 3,8 г/(м²сут).

Микроэлементы и стимуляторы роста также оказывали положительное влияние на формирование ассимиляционного аппарата. Так, наибольшими показателями фотосинтетической деятельности характеризовались растения после обработки семян молибденом и некорневой подкормки экостом в фазу бутонизации--начала цветения.

Площадь поверхности листьев в этом варианте опыта на второй и третий годы жизни составляла по первому укосу соответственно 66,9 и 92,3 тыс. м²/га (на 24,8 и 33,0 % больше, чем в контроле), по второму укосу -- 29,6 и 47,9 тыс. м²/га (на 17,9 и 6,4 % больше, чем в контроле). ФП растений козлятника на второй и третий годы жизни был соответственно на 22,1 и 15,5 %, а ЧПФ -- на 10,7 и 16,4 % выше, чем в контроле (табл. 3). При анализе семенной продуктивности козлятника восточного выявлена обратная зависимость между репродуктивной способностью и густотой стояния растений. Так, при увеличении нормы высева с 0,5 до 2,0 млн/га урожайность семян снижалась как в первый, так и в последующие годы жизни растений.

3. Показатели фотосинтетической деятельности посевов козлятника восточного сорта Гале второго года жизни под влиянием микроэлементов и регуляторов роста

Наибольшая разница по урожайности между вариантами была отмечена в первый год жизни и составляла 0,67 т/га. В последующие годы разница несколько снижалась и на второй, третий и десятый годы жизни составляла соответственно 0,39; 0,28 и 0,06 т/га.

Растения ранних сроков посева характеризовались большим числом генеративных побегов и высокой продуктивностью. Выявлена тесная корреляционная зависимость как между площадью поверхности листьев и урожайностью семян (r = 0,998), так и между последней и ФП (r = 0,995). Максимальная урожайность семян (0,68 т/га) отмечена при ранневесеннем сроке посева (3 мая). Наибольшие показатели по суммарному выходу кормовых единиц (16,5 т/га), переваримого протеина (2,5 т/га) и содержанию обменной энергии (132,9 ГДж) выявлены у растений козлятника восточного и покровной культуры при использовании в качестве последней вайды красильной.

При возделывании козлятника восточного на семена необходимо учитывать, что вносимые в различных дозах удобрения могут обусловливать преимущественное развитие как генеративных, так и вегетативных органов. При оценке эффективности различных доз минеральных удобрений нами установлено, что при использовании в качестве основного удобрения Р₉₀К₁₂₀ урожайность семян в первый год жизни увеличивалась на 48,1 %.

Некорневая подкормка растений козлятника молибденом, бором, гуматом натрия и п-аминобензойной кислотой, а также внесение микроудобрений в сочетании с регуляторами роста в фазу бутонизации--начала цветения обеспечивали устойчивое увеличение урожайности семян. Наиболее высокий эффект был достигнут при совместном применении молибдена и гумата натрия: урожайность семян повышалась на 0,34 т/га (52,3 %). Достоверные прибавки урожайности получены при использовании молибдена и гумата натрия в дозах соответственно 0,20 (30,8 %) и 0,24 т/га (36,9 %). Оптимальное время действия ЭМП СВЧ, при котором энергия прорастания, лабораторная и полевая всхожесть семян увеличились соответственно на 12,3; 11,1 и 11,3 %, составляло 70 с. СВЧ-поле оказывало положительное влияние на рост, а также симбиотическую и фотосинтетическую активность.

Так, площадь поверхности и масса корней увеличивались соответственно на 25,4 и 25,3 % по сравнению с контролем; количество активных клубеньков, площадь поверхности листьев, выход сухого вещества и урожайность семян в первый год жизни возрастали соответственно на 12,6; 12,5; 24,4 и 35,0 %. растение козлятник агрофитоценоз посев

Таким образом, для интенсификации продукционного процесса посевов козлятника восточного при возделывании в условиях Среднего Поволжья важное значение имеют оптимальные нормы высева семян, сроки и способы посева, применение макро- и микроудобрений, бактериальных препаратов, регуляторов роста, а также предпосевная обработка семян электромагнитным полем сверхвысокой частоты.

Максимальные показатели продукционного процесса отмечены при ранневесеннем сплошном беспокровном посеве с нормой высева 2 млн всхожих семян козлятника восточного, обработанных ризоторфином и экостом, и некорневой подкормке водным раствором молибденово-кислого аммония в фазу бутонизации--начала цветения.

Литература

Ж у ч е н к о А.А. Адаптивное растениеводство (эколого-генетические основы). Кишинев, 1990.

Б е л я к В.Б. Концепция интенсификации кормопроизводства в Пензенской области. Кормопроизводство, 1998, 9.

Д о с п е х о в Б.А. Методика полевого опыта. М., 1989.

Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами. М., 1987.

Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Зерновые, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры /М.Г. Пруцкова, А.П. Митягин, А.П. Балаев и др. Вып. 2. М., 1971, 13: 7.

Н и ч и п о р о в и ч А.А. Фотосинтез и теория получения высоких урожаев. М., 1961.

П о с ы п а н о в Г.С. Методы изучения биологической фиксации азота воздуха. М., 1991.

П о с ы п а н о в Г.С. Биологический азот. Проблемы экологии и растительного белка. М., 1993.

Summary

Productive process in Galega orientalis agrophytocenosis in the conditions of forest-steppe of Middle Povolzh'e

A.N. Kshnikatkina, V.A. Gushchina, V.A. Varlamov, A.A. Galiullin

The authors determined the main parameters of productive process of Galega orientalis plants at the growing for the food or the seeds. The peculiarities of forming of stem standing, rootage, symbiosis system and photosynthesis of agrophytocenosis in connection with norm of seed planting, date and manner of planting, the effect of application of macro and micro fertilizers, bacterial preparations, growth regulators and electromagnetic field of ultrahigh frequency were considered. The maximum results of productive process were revealed at the early spring continuous naked planting with norm of sowing of 2 million of seeds of Galega orientalis after treatment by rhyzotorfin and ecost, and also foliar dressing by aqueous solution of ammonium molybdate at the budding-flowering phase.

Размещено на Allbest.ru