Сравнительная продуктивность однолетних трав

Сравнительная продуктивность однолетних трав



1. Особенности биологии развития однолетних трав



Получить наибольший эффект от каждого агротехнического приема в земледелии можно лишь на основе систематического учета состояния посевов, на основе непрерывного контроля за ростом и развитием растений в полевых условиях. Проведенные фенологические исследования показали, что период от посева до всходов зависит от погодных условий в данный период. Наибольшая продолжительность данной фазы отмечена в 2002 г. — 20-25 дней, наименьшая -10 дней в 2003 г.



Таблица 1

Фенологические наблюдения за растениями

Годы

Культура

Даты наступления фаз









всходы

ветвление, кущение

бутонизация, колошение

цветение

зернооб-разование,

образования бобов

2002

Люпин

25.05

5.06

29.06

5.07

23.07





Вика

25.05

5.06

29.06

7.07

23.07





Горох

25.05

8.06

6.07

7.07

21.07





Пелюшка

25.05

9.06

6.07

7.07

21.07





Ячмень

20.05

29.05

7.07

10.07

25.07





Овес

20.05

29.05

9.07

13.07

28.07

2003

Люпин

18.05

28.05

23.06

30.06

7.07





Вика

18.05

28.05

23.06

2.07

8.07





Горох

18.05

31.05

29.06

1.07

7.07





Пелюшка

18.05

31.05

29.06

1.07

7.07





Ячмень

18.05

26.05

29.06

4.07

12.07





Овес

18.05

26.05

1.07

8.07

15.07

2004

Люпин

20.05

31.05

25.06

30.06

9.07





Вика

20.05

31.05

26.06

3.07

10.07





Горох

20.05

31.05

30.06

2.07

9.07





Пелюшка

20.05

31.05

30.06

2.07

9.07





Ячмень

13.05

24.05

2.07

6.07

13.07





Овес

13.05

24.05

4.07

8.07

15.07



При подборе компонентов травостоя по достижению укосной спелости установлено, что в среднем за 3 года ячмень развивался быстрее овса в среднем на 2-3 дня. На основании данных о продолжительности межфазных периодов наиболее оптимальным компонентом для бобовых трав следует считать ячмень.



Таблица 2

Совпадение межфазных периодов бобовых и злаковых культур (среднее за 2002-2004 гг.)

Культуры, фазы

Ячмень, + дней

Овес, ± дней





колошение

цветение

зерно-образов ание

колошение

цветение

зерно-образование

Люпин бутонизация цветение образование бобов

+7





+9











+5





+8











+4





+6

Вика бутонизация цветение образование бобов

+7





+9











+3





+6











+3





+6

Горох бутонизация цветение образование бобов

+1





+3











+3





+6











+4





+7

Пелюшка бутонизация цветение образование бобов

+1





+3











+3





+6











+4





+7



Полнота всходов зависела от вида однолетних трав. Так, в среднем за 2002-2004 годы полнота всходов составила для вики - 98,4%, ячменя - 96,3%, люпина - 96,1%, овса - 95,4% и пелюшки - 86,6%.

При изучении сохранности растений однолетних культур установлено, что сроки уборки не оказали на нее существенного влияния. Данный показатель был довольно высоким и составлял в среднем за три года 97,9-98,7%. Наибольшая сохранность отмечена у пелюшки и ячменя - 98,7 и 98,6% соответственно, наименьшая - у вики и овса - 97,9 и 98,0% соответственно.

Таблица 3

Полевая всхожесть и сохранность однолетних бобовых и злаковых растений (среднее за 2002-2004 гг.)

Культура

Полевая всхожесть

Сохранность





млн.шт

%

млн.шт

%

Люпин

1,250

96,1

1,228

98,3

Вика

2,460

98,4

2,408

97,9

Горох

1,250

89,3

1,227

98,2

Пелюшка

1,212

86,6

1,197

98,7

Ячмень

5,778

96,3

5,696

98,6

Овес

5,722

95,4

5,610

98,0



По годам исследований наибольшая полевая всхожесть и сохранность растений отмечена в 2003 г. Так, среди изучаемых культур наибольшая полевая всхожесть получена у вики - 98,5%, сохранность - у гороха - 100%.



2. Фотосинтетическая деятельность



Фотосинтетическая деятельность растений в посевах является основным фактором, определяющим формирование урожая сельскохозяйственных культур. Размеры ассимилирующей поверхности, продолжительность ее функционирования и продуктивность фотосинтеза в значительной мере определяют величину урожая.

Основной показатель, характеризующий состояние посевов с точки зрения их фотосинтетической деятельности - площадь листьев. Анализ динамики формирования листовой поверхности показал, что наибольшая площадь листьев формируется при уборке однолетних культур в фазу образования бобов - 28,27-40,85 тыс. м2/га.

Так, при уборке в фазу цветения площадь листовой поверхности ниже, чем при уборке в фазу образования бобов в среднем на 2,9-9,4%, а в фазу бутонизации в 1,67-1,99 раза. Среди изучаемых культур наибольшая площадь листовой поверхности получена у злаковых растений при всех изучаемых сроках уборки -22,77-40,85 тыс. м /га. Из бобовых культур наибольшей площадью листовой поверхности характеризуется люпин — 18,60-33,07 тыс. м2/га, что на 7,8-13,5% больше, чем у пелюшки, на 9,5-21,3% - чем у вики и на 8,5-30,6% - чем у гороха.



Таблица

Динамика формирования листовой поверхности однолетних культур,

тыс. м2/га, 2002-2004 гг.

Культуры

Фаза уборки





бутонизация

цветение

образование бобов

Люпин

18,60

31,05

33,07

Вика

15,33

28,66

30,20

Горох

14,24

27,16

28,27

Пелюшка

16,39

28,74

30,69

Ячмень

22,77

37,58

39,60

Овес

24,43

40,73

40,85



Комплексную характеристику деятельности ассимилирующей поверхности дает фотосинтетический потенциал (ФП), который представляет собой сумму суточных показателей площади листьев на единице площади посева за определенный период.

Значение ФП изменялось как в зависимости от сроков уборки, так и от изучаемых культур. В среднем за 3 года исследований (2002-2004 гг.) наибольший ФП сформировался при уборке в фазу образования бобов.

Так, при уборке в фазу образования бобов ФП агроценозов однолетних культур составил 1,68-2,61 млн. м2 х дн./га, что на 2,2-4,1% больше, чем при уборке в фазу цветения и на 32,4-36,1% - чем при уборке в фазу бутонизации.

Среди изучаемых однолетних культур наибольший показатель ФП получен в агроценозе овса - 2,61 млн. м2 * днУга, что на 11,2% больше, чем у ячменя. ФП бобовых культур несколько ниже, чем у злаковых. Так, наибольший ФП у бобовых растений получен в агроценозе люпина - 1,42-1,88 млн. м2 * дн./га,

35 что на 6,2-9,2% больше, чем у вики, на 9,3-10,1% чем у пелюшки и на 8,1-12,7% - чем у гороха.



Таблица

Динамика формирования фотосинтетического потенциала однолетних культур, млн. м х дн./га

Культуры

Фаза уборки





бутонизация

цветение

образование бобов

Люпин

1,42

1,84

1,88

Вика

1,30

1,70

1,77

Горох

1,26

1,63

1,68

Пелюшка

1,29

1,68

1,74

Ячмень

1,75

2,27

2,34

Овес

1,94

2,53

2,61



Производительность работы фотосинтетического аппарата характеризуется показателем чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ), который показывает какое количество сухой биомассы образуется в течение суток в расчете на 1 м2 листовой поверхности. Исследованиями установлено, что наибольший показатель ЧПФ отмечен при уборке растений в фазу образования бобов (табл. 3.2.3, прилож. 7). Причем значение ЧПФ бобовых растений превышал данный показатель злаков при всех изучаемых сроках уборки.



Таблица Динамика формирования чистой продуктивности фотосинтеза однолетних культур, г/(м х сутки)

Культуры

Фаза уборки





бутонизация

цветение

образование бобов

Люпин

1,36

1,60

1,97

Вика

1,63

1,89

2,29

Горох

1,38

1,62

1,99

Пелюшка

1,39

1,63

1,98

Ячмень

0,97

1Д4

1,39



По уровню ЧПФ изучаемые культуры можно расположить в следующем ряду (образование бобов): вика - 2,29 г/(м х сутки); горох - 1,99 г/(м х сутки); пелюшка - 1,98 г/(м х сутки); люпин - 1,97 г/(м х сутки); ячмень -1,39 г/(м х сутки) и овес - 1,19 г/(м х сутки).

Регрессионный анализ показал, что наиболее тесная взаимосвязь отмечена между урожайностью зеленой массы и чистой продуктивностью фотосинтеза (г = 0,85):

У. = 9,87864 + 0,167487х, г = 0,36; У = 13,9609 + 0,221495х,, г = 0,02; У = 2,04804 + 8,08748 х2, г = 0,85, где У - урожайность зеленой массы, т/га; х - площадь листьев однолетних культур, тыс. м /га; Х] - фотосинтетический потенциал агроценозов однолетних культур, млн. м2 х дн./га; х2 - ЧПФ, г/(м2 х сутки).



Рис. 1. Зависимость ЧПФ от площади листьев и фотосинтетического потенциала однолетних бобовых трав



В результате исследований нами установлена зависимость между показателями фотосинтетической деятельности агроценозов однолетних культур, которая описывается следующим уравнением:

z=4,5-5,439*x+0,194*y+2,303*x*x-0,202*x*y+0,005*y*y,

где z - ЧПФ, г/(м х сутки); у - площадь листьев, тыс. м /га; х - ФП, млн. м х дн./га и графиком (рис. 1).

Исследования взаимосвязи показателей фотосинтетической деятельности изучаемых агроценозов однолетних культур и их урожайности показали, что наиболее значимая связь складывается между выходом зеленой массы (z), площадью листьев (у) и ЧПФ (х) (рис. 2):

z=-2,119+5,946*х+0,169*у-0,077*х*х+0,105*х*у-0,001 *у*у.

Таким образом, лучшие параметры фотосинтетической деятельности однолетних культур складываются при уборке их в фазу образования бобов. Наибольшие показатели площади листовой поверхности и ФП получены в агроценозе ячменя. Однако анализ ЧПФ показал, что наилучшая производительность работы фотосинтетического аппарата сложилась у бобовых культур, и в частности у вики яровой — 2,29 г/(м х сутки).



3. Продуктивность однолетних культур



При анализе урожайности зеленой массы однолетних культур по годам исследований установлено, что данный показатель зависел как от вида культуры, так и от фазы ее уборки (табл. 3.4.1).



Таблица

Урожайность зеленой массы однолетних культур, т/га

Набор культура (фактор А)

Фаза уборки (фактор В)







бутонизация

цветение

образование бобов

2002 г.

Люпин

11,2

16,3

19,6

Вика

12,0

•17,4

20,9

Горох

11,1

15,8

18,6

Пелюшка

13,3

16,1

19,0

Ячмень

8,8

12,4

14,1

Овес

8,4

11,8

13,5

2003 г.

Люпин

10,7

17,0

21,3

Вика

11,6

18,3

23,2

Горох

10,5

16,4

21,1

Пелюшка

10,6

16,8

21,3

Ячмень

8,7

13,3

17,3

Овес

8,6

13,1

17,2

2004 г.

Люпин

11,2

16,3

20,5

Вика

12,0

17,5

22,1

Горох

10,7

15,9

20,5

Пелюшка

10,9

16,2

20,7

Ячмень

8,5

12,9

16,7

Овес

8,4

12,6

16,4

НСР(и,т/га

2002 г. /0,9

2003 г./1,2

2004 г./1,0

НСР^т/га

0,5

0,7

0,6

НСРв,т/га

1,9

2,2

2,0

НСРлв,т/га

1Д

1,4

1,2



Следует отметить, что урожайность зеленой массы однолетних культур

повышается по мере прохождения фаз развития. Так, в фазу цветения урожайность зеленой массы выше, чем в фазу бутонизации в среднем в 1,4-1,6 раза, а в фазу образования бобов в 1,1-1,3 раза.

Бобовые культуры сформировали большую урожайность зеленой массы, чем злаки (рис. 3). Так, в фазу цветения урожайность ячменя была ниже бобовых культур на 24,6-37,8%, овса - 28,3-41,9%.



Овес

Ячмень

■ бутонизация

Пелюшка — -цветение

Вика

Горох

образование бобов

Рис. 3. Урожайность зеленой массы однолетних культур в зависимости от сроков уборки (средняя за 2002-2004 гг.)

Бобовые травы в зависимости от фазы уборки по уровню урожайности можно расположить в следующем ряду: вика - 11,87-22,07 т/га; люпин -11,03-20,47 т/га; пелюшка - 10,93-20,33 т/га; горох - 10,77-20,07 т/га. Среди злаковых трав наибольшую урожайность зеленой массы сформировал ячмень 8,67-16,03 т/га, что на 2,4-3,8% больше, чем у овса.

Дисперсионный анализ урожайности зеленой массы однолетних культур показал, что прибавка урожая по фактору В (фаза уборки) была достоверной во все годы исследований. По фактору А (набор культур) достоверной оказалась прибавка у вики во все изучаемые фазы уборки и годы исследований. Урожайность бобовых культур была достоверно выше, чем злаковых во все годы исследований. Отсутствуют достоверные прибавки в урожае зеленой массы пелюшки, гороха и люпина за исключением 2002 г. в фазу образования бобов, когда получена достоверная прибавка в урожае зеленой массы люпина по сравнению с горохом и пелюшкой. Не получено достоверных различий и в урожае зеленой массы ячменя и овса, кроме 2002 г. (образование бобов).

Таким образом, наибольшая урожайность зеленой массы получена в фазу образования бобов с агроценоза вики яровой - 20,9-23,2 т/га, среди злаковых культур - у ячменя 14,1-17,3 т/га.

Химический анализ надземной массы однолетних культур показал, что содержание основных питательных веществ и сухого вещества варьировало, как по годам исследований, так и в зависимости от культуры и фазы ее уборки.

Наибольшее содержание сырого протеина отмечено в 2002 г. у вики яровой 17,3-23,5% (прилож. 8). Максимум клетчатки отмечен в 2003 г. у овса - 29,6-35,9%, сахара - у ячменя 13,8-17,7%.

В результате исследований установлены четкие закономерности в изменении химического состава однолетних культур в зависимости от сроков уборки. Так, в среднем за 3 года наибольшее содержание сырого протеина в сухом веществе в бобовых культурах отмечено в фазу бутонизации 21,48%, снижаясь по мере развития растений до 15,22% (образование бобов) или на 41,1% (рис. 4). Содержание сырой клетчатки, наоборот, увеличивается в зависимости от прохождения фаз развития растений с 25,38%) (бутонизация) до 34,72% (образование бобов). Концентрация сахара в 1 кг сухого вещества также снижается со старением растений на 36,1%.

Следует отметить, что бобовые растения превосходят злаки по содержанию сырого протеина в среднем в 1,7 раза, но уступают по концентрации сахара и клетчатки в 1,3 и 1,1 раза соответственно.





			СП	СК сахар СП	СК сахар СП	СК сахар

		бутонизация	цветение	образование бобов

	бобовые— —злаковые

Рис. 4. Химический состав однолетних культур в зависимости от срока уборки, % (средний за 2002-2004 гг.)



Продуктивность бобовых и злаковых культур определялась в основном сроком уборки и видом культуры. Основная тенденция связана с увеличением сбора сухого вещества, кормовых единиц и обменной энергии по мере развития растений (табл. 4.3.2). Однако, максимум выхода переваримого протеина отмечен в фазу цветения 0,17-0,52 т/га, который снижается в фазу образования бобов до 0,14-0,48 т/га или на 7,9-21,4%.

Среди бобовых культур наибольшими показателями продуктивности характеризуется вика в фазу образования бобов и в фазу цветения. Так, выход сухого вещества составляет 4,06 и 3,22 т/га, кормовых единиц - 2,99 и 2,70 т/га, переваримого протеина - 0,52 и 0,48 т/га и обменной энергии -38,71 и 32,75 ГДж/га соответственно. Наименьшая продуктивность получена у гороха.



Таблица 

Продуктивность бобовых и злаковых культур (средняя за 2002-2004 гг.)

Культура

Фаза уборки





бутонизация

цветение

образование бобов





ев,

т/га

кед., т/га

пп,

т/га

ОЭ,

ГДж га

ев,

т/га

кед., т/га

ПП,

т/га

ОЭ,

ГДж га

ев,

т/га

кед., т/га

ПП,

т/га

ОЭ,

ГДж га

Люпин

1,93

1,71

033

20,18

2,95

2,48

0,45

30,09

3,71

2,74

0,41

3537

Вика

2,11

1,86

038

22,02

3,22

2,70

0,52

32,75

4,06

2,99

0,48

38,71

Горох

1,74

1,52

0,29

18,05

2,63

2,19

038

26,64

335

2,45

034

31,83

Пелюшка

1,79

1,59

031

18,72

2,73

231

0,41

27,88

3,44

2,56

038

33,00

Ячмень

1,69

1,35

0,15

16,81

2,58

1,91

0,19

24,66

3,26

2,05

0,16

28,71

Овес

1,63

1,26

0,14

15,90

2,45

1,75

0,17

23,03

3,12

1,90

0,14

27,03



Среди злаковых культур наибольшая продуктивность получена в агро-ценозе ячменя во все изучаемые сроки уборки. Однако она ниже, чем у худшего варианта среди бобовых культур.

Дисперсионный анализ сбора сухого вещества по годам исследований показал, что достоверные различия по фактору А (набор культур) получены у вики яровой при всех сроках уборки (прилож. 9, 10, 11). Срок уборки также достоверно увеличивал урожай сухого вещества однолетних культур во все годы исследований за исключением 2002 г., когда в фазу образования бобов у ячменя и овса в сравнении с фазой цветения достоверных различий не обнаружено.

При оценке качества полученного корма по обеспеченности кормовой единицы переваримым протеином, содержанию сырой клетчатки в 1 кг сухого вещества, сахаро-протеиновому отношению и обеспеченностью переваримым протеином обменной энергии установлено, что по мере прохождения фаз развития бобовых и злаковых растений обеспеченность кормовой единицы и обменной энергии переваримым протеином уменьшается, а содержание сырой клетчатки в 1 кг сухого вещества увеличивается (табл. 3.4.3, прилож. 12). Так, в среднем за три года максимум содержания переваримого протеина в 1 кормовой единице отмечен в фазу бутонизации вики - 206 г, который в фазу цветения снижается до 191 г (или на 7,9%), а в фазу образования бобов - до 162 г (или на 27,2%).



Таблица Показатели качества однолетних бобовых и злаковых культур (средние за 2002-2004 гг.)

Вариант

Фаза уборки





бутонизация

цветение

образование бобов





ПП на кед., г

8

я

й

СПО

3

ПП на кед., г

СКвкгСВ,%

СПО



ПП на кед., г

СКвкгСВ,%

СПО



Люпин

195

25^3

0,49

16,51

180

26,73

0,47

14,83

149

30,23

0,52

11,55

Вика

206

25,43

0,48

1739

191

26,83

0,46

15,73

162

зозз

0,51

12,51

Горох

187

25,63

0,88

15,73

173

27,03

0,90

14,21

139

30,53

1,14

10,68

Пелюшка

196

25,13

0,82

16,64

181

26,53

0,84

14,97

151

30,03

1,02

11,72

Ячмень

113

28,13

1,89

9,08

98

ЗОДЗ

2,08

7,62

80

3430

2,60

5,72

Овес

111

28,97

1,52

8,81

96

31,07

1,63

732

76

35,13

1,97

536



Содержание сырой клетчатки среди бобовых культур увеличивается с 25,13-25,63% (бутонизация) до 30,03-30,53% (образование бобов), или на 19,3%, среди злаковых культур - на 21,6%.

Обеспеченность переваримым протеином обменной энергии также снижается в связи со старением растений, достигая минимума в фазу образования бобов: 10,68-12,51 г у бобовых и 5,36-5,72 г-у злаковых культур.

Сахаро-протеиновое отношение зависело от культуры. Так, люпин и вика во время цветения несколько снижали данный показатель до 0,46-0,47 по сравнению с фазой бутонизации, а в фазу образования бобов СПО вновь возрастало до 0,51-0,52. Горох, пелюшка, ячмень и овес по мере прохождения фаз развития увеличивали величину СПО в среднем на 30,3%.

Таким образом, качество получаемого корма из чистых посевов изучаемых однолетних культур не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к рациону дойных коров в летний период. Так, при уборке бобовых трав в фазу бутонизации обеспеченность переваримым протеином кормовой единицы

44 (187-206 г) и обменной энергии (15,73-17,39 г) слишком высокая при полагающейся норме в 95-110 г и 10-12 г соответственно. СПО составляет у люпина и вики 0,48-0,49, тогда как норма - 0,8-1,3. И только количество сырой клетчатки соответствует нормативу, который составляет 24-28%. Злаковые культуры также не соответствуют нормам по всем изучаемым показателям.

При уборке в фазу цветения у бобовых культур также остаются достаточно высокими показатели обеспеченности переваримым протеином кормовой единицы (173-191 г) и обменной энергии (14,21-15,73 г). Злаковые культуры содержат много клетчатки (30,23-31,07%), повышенное СПО 1,63-2,08 и недостаточную обеспеченность обменной энергии переваримым протеином 7,32-7,62 г.

Бобовые, убранные в фазу образования бобов, содержат повышенное количество клетчатки в кг сухого вещества 30,03-30,53%, а злаки имеют низкую обеспеченность кормовой единицы (76-80 г) и обменной энергии (5,36-5,72 г) переваримым протеином, высокое значение СПО 1,97-2,60 и большое количество клетчатки 34,30-35,13%.

Таким образом, при кормлении животных зеленой массой однолетних культур в чистом виде в начальные фазы роста происходит значительный перерасход протеина с одновременным недобором сахара в рационе. В более поздние сроки (образование бобов) корм содержит переизбыток клетчатки, что значительно снижает переваримость остальных питательных веществ.


Литература



Генкель П.А. Физиология растений. - М.: Просвещение, 2001. 335 с.

Каббата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. - М.: Мир, 1999. 498 с

Ревейн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника .- М., 1998.