Фотосинтетична продуктивність посівів конюшини лучної безпокривних та підпокривних посівів залежно від норм їх висіву

Анотація

Продуктивність підпокривних та безпокривних посівів конюшини лучної за різних норм висіву покривної і підсівної культур в Лісостепу залишається недостатньо вивченою, вибір способу посіву обумовлюється біологічними, ґрунтово-кліматичними умовами, господарсько-економічними можливостями господарства.

Дослідженнями встановлено, що спосіб створення травостою та норми висіву покривної і підсівної культур істотно впливали на рівень врожайності, формування показників асиміляційної поверхні, фотосинтетичний потенціал та використання фотосинтетично активної радіації (ФАР) травостоями конюшини лучної. В середньому за два укоси найбільшу сумарну площу листя мав травостій, сформований при підсіві конюшини під просо з нормами висіву насіння відповідно 7,5 та 2,5млн/га - 156,1 тис.м2/га. Близьким він був в аналогічних по нормах висіву варіантах з ячменем і кукурудзою - 153,2 і 148,3 тис.м2/га. При безпокривному вирощуванні найбільшу площу асиміляційної поверхні забезпечили варіанти з максимальною (10,0 млн/га) нормою висіву - 142,7 тис.м2/га. При цьому слід прийняти до уваги, що безпокривний посів знаходився на другому, тоді як підпокривні - на першому році використання травостою. В безпокривних посівах зі збільшенням норми висіву насіння площа листкової поверхні зростала. В усіх випадках підвищення норми висіву покривних культур знижувало площу листкової поверхні конюшини другого року життя.

Проведені дослідження показали, що найбільш ефективно акумулюють сонячну енергію травостої конюшини першого року використання. Коефіцієнт використання ФАР знаходився в межах 2,01-1,66%. Максимальне його значення відмічене на варіанті з підсівом конюшини під просо з мінімальною нормою його висіву та середньою конюшини лучної- 2,01%.

Ключові слова: конюшина лучна, спосіб вирощування, продуктивність, урожайність, фотосинтез, площа листкової поверхні, фотосинтетичний потенціал.

Abstract

Photosynthetic productivity of meadow clover crops coverless and undercover crops, depending on the norms of their sowing

Keywords: meadow clover, growing method, productivity, yield, photosynthesis, leaf surface area, photosynthetic potential.

Основна частина

Постановка проблеми. Зелені рослини, зв'язуючи енергію сонячного проміння, створюють у процесі фотосинтезу із неорганічних низько енергетичних речовин (вуглекислоти повітря, води і мінеральних сполук ґрунту) різноманітні органічні речовини. Головна задача в процесі вирощування рослин полягає в отриманні максимальної кількості органічної речовини при створенні фотосинтетичних систем, що направлено на забезпечення найбільш ефективного використання енергії фотосинтетично активного випромінювання (ФАР).

Фотосинтетична активність посівів будь-якої культури є основною складовою формування її продуктивності. Тому головним завданням інноваційних технологій в аграрному виробництві є створення оптимальних умов для росту і розвитку, при якому посіви найбільш ефективно використовували б сонячну енергію для накопичення господарсько-цінного врожаю.

Одним із важливих показників, від яких залежить продуктивність сільськогосподарських культур, в тому числі і конюшини лучної, є інтенсивність розвитку фотосинтетичного апарату рослин - площі листя.

Більшість проведених в цьому напрямку досліджень свідчать, що площа листкового апарату, тривалість та ефективність його роботи в значній мірі залежать від технологічний прийомів вирощування рослин [1J.

Проте, фотосинтетична продуктивність посівів конюшини лучної залежно від норм їх висіву та способу створення травостою в умовах правобережного Лісостепу ще не достатньо вивчена, що й обумовило необхідність її всебічного дослідження.

Мета і завдання дослідження. Виявлення закономірностей формування фотосинтетичної продуктивності конюшини лучної в весняних підпокривних та безпокривних посівах за різних норм висіву покривних та підсівної культур, удосконалення технології її вирощування при різних способах формування травостоїв та підвищення на цій основі продуктивність посівів.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. Конюшина лучна (TrifoliumpratenseL.) - багаторічна рослина роду конюшина, родини бобових висотою 4070 см - одна з кращих кормових трав. Зелена маса конюшини лучної відзначається високими кормовими якостями, а собівартість в 1,5 рази нижча, ніж однорічних трав і кукурудзи. В 1 кг. сухої речовини сінажу з конюшини, зібраної на початку фази бутонізації рослин, міститься 0,93 кормових одиниці та 142 г перетравного протеїну. Вміст гістидину, лейцину, ізолейцину і валіну в сіні конюшини в два рази більший в порівняно з сіном злакових трав.

Маючи здатність фіксувати атмосферний азот і накопичувати його в ґрунті конюшина лучна фактично не потребує внесення мінеральних азотних добрив та є добрим попередником для інших культур, особливо для зернових і технічних. Дослідженнями встановлено, що гектар високопродуктивного посіву конюшини може засвоїти 150-180 кг азоту з повітря.

Із введенням конюшини лучної в культуру важливе значення мають технологічні прийоми, а особливо норми висіву. Опубліковані дані в науковій літературі щодо цього занадто суперечливі [2].

Вирощування конюшини лучної має багато специфічних особливостей. Її можна висівати безпокривно або під покрив зернових та інших однорічних культур, вирощувати у чистих посівах, у складі простих та складних травосумішок, при короткотривалому та довготривалому користуванні травостоєм.

Покривні культури в польових сівозмінах є важливим чинником, що визначає величину врожаю багаторічних трав. Вплив покривної культури на ріст, розвиток і врожай багаторічних трав багато років цікавить агрономів і практиків травосіяння. При цьому висловлювались різні думки про характер впливу виду покривної культури (озимі або ярі зернові) на розвиток багаторічних трав. Однак, як дослідники, так і практики приходять до спільної думки в тому, що характер впливу тієї чи іншої покривної культури на ріст і розвиток трав необхідно пов'язувати із ґрунтово - кліматичними умовами й прийомами агротехніки, які застосовуються під багаторічні трави і попередні культури. Відповідно, вибір виду покривної культури для багаторічних трав визначається сукупністю ґрунтових, кліматичних, агротехнічних і господарських умов [3].

Конюшина лучна являється універсальною високопротеїновою культурою, що здатна збагатити ґрунт поживними речовинами, підвищувати урожайність культур в сівозмінах та забезпечувати отримання кормів зі збереженням високої кормової продуктивності лише за умов чіткого дотримання усіх елементів технології вирощування.

Конюшина лучна потребує значної кількості вологи вже на першому році життя, коли вона знаходиться під покривом (відбувається посилений ріст кореневої системи), і зріджується при її дефіциті. Після збирання покривної культури рослини конюшини посилено ростуть і розвиваються, в кореневій шийці накопичуються запаси поживні речовини, в результаті чого споживання вологи зростає. В послідуючі роки життя потреба у волозі визначається ростом укісної маси як до першого укосу, так і при формуванні отави. При багатоукісному використанню конюшини дефіцит вологи в ґрунті знижує врожай і викликає зрідження травостою.

Правильний вибір покривної культури, норми висіву її та підсіяної конюшини, формування оптимальної густоти травостоїв - важливий захід запобіганню затінення рослин конюшини покривною культурою. Багаторічні бобові трави є світлолюбними культурами, вони особливо чутливі до затінення в перші 20-30 днів після появи сходів. Також є дані, що конюшина лучна особливо чутлива до нестачі світла при появі 1 - 2 листків, і саме в цей час трави переживають найбільше затінення під покривом зернових культур і однорічних травосумішок. Виходячи з цього, при низькій і середній забезпеченості мінеральними і органічними добривами доцільно використовувати як покривну культуру овес або ячмінь на зерно з нормою висіву 4,0 млн. штук на гектар.

Відомо, що врожай кормової маси однорічних та багаторічних трав у значній мірі залежить від густоти стояння травостою. Густота стояння рослин в значній мірі впливає на темпи їх росту, строки настання фаз розвитку, продуктивність та якість продукції [2].

При зрідженні врожай як правило знижується, погіршуються кормові якості трав. Через те, при вирощуванні трав на корм важливим є одержання і збереження оптимальної густоти травостою. Що надасть змогу регулювати рівень живлення рослин з тим, щоб забезпечити отримання високого рівня врожаю покривної культури, зберегти посіяні трави і створити оптимальні умови для їх високої продуктивності. Якість травостою конюшини лугової першого і другого року використання залежить, в першу чергу, від рівня мінерального живлення і норми висіву покривної культури [4].

Існуючі технології вирощування конюшини лучної на кормові цілі в переважній кількості сільськогосподарських підприємств зони Лісостепу не дозволяють в повній мірі використати генетичний потенціал культури, при вирощуванні конюшини лучної на кормові цілі виникає питання щодо обґрунтування доцільності використання покривної культури в перший рік її життя, а також встановлення оптимальних норм висіву покривної та підсівної культур.

Тому удосконалення існуючих моделей технологій вирощування конюшини лучної на кормові цілі із врахуванням оптимізації умов її вирощування при підпокривній та безпокривній сівбі сприятиме підвищенню кормової продуктивності культури в умовах правобережного Лісостепу.

Умови та методика проведення досліджень методика досліджень.

Вінницька область, в межах якої проводилися дослідження, має сприятливий клімат для сільськогосподарського виробництва: тривале тепле та досить вологе літо, рання весна, суха осінь, зима с помірними морозами та значним сніговим покривом - все це позитивно впливає на ріст та розвиток зернових, технічних та садових культур.

Ґрунтовий покрив дослідної ділянки представлений сірими лісовими ґрунтами. Орний шар характеризується наступними агрохімічними показниками: рН (сольове) - 4,9-5,2; вміст гумусу (по Тюріну) - 2,1%, легкогідролізованого азоту (по Корнфілду) - 10-12 мг. на 100 г ґрунту, обмінного калію і рухомого фосфору (за Чириковим) - відповідно 12-15 і 13-14 мг/100 г ґрунту; гідролітична кислотність 3,85-4,34 мг.--екв./100 г ґрунту; сума ввібраних основ 11,2-15,5 мг.-екв./100 г ґрунту, ступінь насиченості основами 84,6-85,8%.

Дослід двофакторний, лабораторно-польовий. Фактор А - норми висіву конюшини лучної та покривних культур. Фактор В - спосіб створення травостою (безпокривний та підсів під покрив).

Загальна площа під дослідом 0,6 га. Довжина дослідної ділянки - 36 м², а площа облікової ділянки - 25 м. Повторність чотири разова. Метод розміщення варіантів у досліді - систематичне в два яруси.

Норма висіву конюшини лучної 7,5 млн/га застосовується в господарстві, тому ми її взяли за контроль. Насіння конюшини лучної висівали вузькорядним способом із нормою витрати насіннєвого матеріалу 7,5 млн. шт. схожих насінин на гектар, на глибину 1,5--2,0 см. Норма висіву ячменю ярого та проса становила 2,5; 3,8 та 5,0 млн./га схожих насінин, а кукурудзи - 200, 300 та 400 тис./га.

Після збирання попередника (озимої пшениці) проводили лущення стерні лущильниками БДТ на глибину 5-6 см, а після проростання бур'янів - оранку на глибину 25-27 см. Через 13 днів пускали плоскорізи (КПШ - 5, КПШ-9) на глибину 12-16 см. Під ранньовесняну культивацію вносили мінеральні добрива -N45P45K6O. Під конюшину другого року життя - Р30К45 під перший і другий укоси. Мінеральні добрива вносили розкидачем РУМ -5.

Допосівний обробіток ґрунту здійснювався проведенням боронування середніми боронами БЗСС-1,0 та передпосівною культивацією культиватором УСМК-5,4 в агрегатній з боронами. Таким чином, основний і передпосівний обробіток ґрунту був направлений на знищення бур'янів та максимальне нагромадження вологи.

Для сівби було використано сорт конюшини лучної інтенсивного типу селекції Інституту кормів та сільського господарства Поділля НААН - Спарта. Сорт сінокісного напрямку, ранньостиглий, зимостійкий, стійкий до вилягання, осипання, посухи. Облистяність рослин становить 44%. Сорт можна використовувати два роки, дає два укоси на рік. Обробку насіння конюшини лучної бактеріальним препаратом проводили в день сівби.

Сівбу конюшини лучної проводили сумісно з ячменем (сорт Геліос), просом (сорт Харківське) та кукурудзою (гібрид P9361), застосовуючи сівалку СЗТ-3,6 в агрегаті з трактором МТЗ-82. Глибина загортання насіння конюшини лучної 1,5-2,0 см, ячменю і проса - 3-4, а кукурудзи - 5-6 см. Після сівби поле закоткували кільчасто-шпоровими котками 3ККШ-6 в агрегаті з трактором Т- 25. Сівбу конюшини лучної проводили впоперек посіву рядків покривних культур.

Зелену масу скошували косаркою КС - 2,1. Строк збирання конюшини - фаза початок цвітіння.

Засоби боротьби з бур'янами включали обробку посівів конюшини лучної в чистих та підпокривних посівах сумішшю гербіцидів із діючою речовиною бентазон. Обробку проводили у фазу трійчастого листка конюшини, коли покривна зернова культура (ярий ячмінь) перебувала у фазі кущіння.

Ячмінь ярий збирали комбайном CLAASLexion480, зерно і солому зважували окремо по кожному варіанту досліду. Збирання урожаю на другому році життя проводили шляхом скошування з облікової ділянки вручну косою і зважуванням в період початку цвітіння конюшини.

За період вегетації проводили фенологічні спостереження, де відмічали фази росту і розвитку: сходи, перший трійчатий листок, стеблоутворення початок бутонізації, бутонізацію і цвітіння у конюшини першого року життя; відростання початок бутонізації, бутонізацію і цвітіння у конюшини другого року життя. У ячменю відмічали фази: сходи, 3-й листок, кущіння, вихід в трубку, колосіння, молочна стиглість і воскова стиглість зерна.

Під час проведення досліджень виконувались спостереження, виміри, обліки та аналізи, користувалися методикою проведення польових досліджень Інституту кормів та сільського господарства Поділля НААН [5].

Виклад основного матеріалу. Однією із найбільш актуальних проблем біологічної науки на даному етапі її розвитку є підвищення фотосинтетичної продуктивності рослин. Урожайність конюшини, як і інших культур, цілком визначається роботою фотосинтетичного апарату. Відомо, що в процесі фотосинтезу утворюється 90-95% всієї сухої маси урожаю.

Фотосинтез являється головним процесом, який виражає врожайність сільськогосподарських рослин. Урожай рослин частіше за все знижується через недостатньо швидке збільшення площі листя та її обмежених розмірів. Площа листкової поверхні багаторічних трав залежить від виду, фази розвитку і умов зовнішнього середовища. Велика кількість проведених в даному напрямку досліджень свідчать про те, що площа листкового апарату тривалість його роботи в значній мірі залежить від умов вирощування рослини в агроценозі [6].

Накопичення сухої речовини будь-якою культурою визначається в кінцевому підсумку площею листкової поверхні посіву, яку формують рослини на одиниці площі та її фотосинтетичним потенціалом. Всі технологічні прийоми вирощування, в тому числі і норми висіву насіння, слід розглядати як способи оптимізації і продуктивності листкового апарату.

У зв⁵язку з тим, що листки є основним органом фотосинтетичної діяльності рослин, в яких утворюється органічна речовина, площа асиміляційної поверхні будь-якої культури значною мірою визначає її урожай. Проведені дослідження дозволили встановити, що площа листкової поверхні багаторічних травостоїв змінювалася і залежала від їх складу, рівня мінерального живлення та укосу.

Тому вивчення впливу норм висіву покривних культур і підсіяної конюшини в умовах правобережного Лісостепу України на площу листкової поверхні, інтенсивність та продуктивність фотосинтезу мають велике значення при оцінці вказаних прийомів.

Продуктивність, тобто урожайність і поживна цінність, сіяного травостою значно залежить від забезпечення їх факторами життя, що в кінцевому результаті виражається зміною основних елементів структури врожаю. Листя і суцвіття - це ті два морфологічних органи рослини, які в основному визначають її хімічний склад та поживність. В листках міститься у 2-3 рази більше протеїну і вітамінів, ніж у стеблах. Крім того вони є основним органом фотосинтетичної діяльності рослини. Від кількості листків та сумарної їх площі залежать розміри акумульованої сонячної енергії, яку використовують рослини для синтезу органічної речовини.

Елементи структури врожаю мають складний взаємозв'язок; збільшення одного із показників не завжди дає прибавку врожаю конюшини. Тільки оптимальне співвідношення всіх компонентів структури врожаю на фоні раціонального співвідношення агротехнічних прийомів забезпечує одержання високої продуктивності конюшини лучної.

Співвідношення стебел, листків і суцвіть в процесі вегетації піддається значним змінам залежно від умов зовнішнього середовища. Агротехнічними прийомами можливо в деякій мірі змінити валове співвідношення пагонів і листків в сторону збільшення останніх. В зв'язку з чим ми вивчали як змінюється співвідношення листків, стебел та суцвіть сіяних травостоїв залежно від норм висіву культур в агроценозі протягом 2001 - 2002 рр.

Результати проведених нами досліджень показали, що на сірих опідзолених ґрунтах спосіб створення травостою і густота рослин суттєво впливають на індивідуальну продуктивність рослин і структурні елементи врожайності конюшини, тому, що від площі живлення рослин в значній мірі залежить їх освітлення, вологозабезпеченість і надходження поживних речовин.

Як показав аналіз структури рослин конюшини, функцією різної густоти посіву рослин, крім іншого, є вміст в кормовій масі листя і суцвіть (табл. 1).

Таблиця 1. Частка листя і суцвіть в зеленій масі конюшини лучної залежно від норм посіву насіння покривної і підсівної культур,% (2021-2022 рр.)