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

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.)

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.)

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.

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

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)

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

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.)

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.)

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

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

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

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