Geum.ru

«Тверская государственная сельскохозяйственная академия»

Вид материалаАвтореферат
Подобный материал:

На правах рукописи


Гриц

Надежда Владимировна


ФОРМИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ЗЕРНО-ТРАВЯНОГО ЗВЕНА СЕВООБОРОТА В РАЗЛИЧНЫХ

ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЯХ


Специальности 06.01.09 – растениеводство

06.01.01 – общее земледелие


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук


Тверь 2009

Диссертационная работа выполнена на кафедре ботаники и кормопроизводства

ФГОУ ВПО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия» и в ГНИУ «Всероссийский НИИ сельскохозяйственного использования мелиорированных земель»


Научные руководители: Заслуженный работник высшей школы РФ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Тюлин Владимир Александрович


Доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Иванов Дмитрий Анатольевич


Официальные оппоненты: Заслуженный работник высшей школы РФ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Долгодворов Владимир Егорович

Заслуженный деятель науки РФ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Смирнов Борис Александрович


Ведущее предприятие: ФГОУ ВПО «РГАУ-МСХА имени

К.А. Тимирязева»


Защита диссертации состоится «18» декабря 2009 г. в 10 час.

на заседании диссертационного совета Д220.063.01 при ФГОУ ВПО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу:

170904, г. Тверь, пос. Сахарово, ул. Василевского, 7, ТГСХА


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тверской ГСХА

Автореферат разослан «17» ноября 2009 г.

помещен на сайте «www.tvgsha.ru» «17» ноября 2009 г.


Учёный секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Петрова А.А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Основным направлением растениеводства в Центральном экономическом районе РФ на ближайшую перспективу является его интенсификация на основе максимального использования биологических и экологических факторов, при рациональном применении ограниченных антропогенных ресурсов. Благодаря этим новым подходам достигается не только ресурсосбережение в сельском хозяйстве, но и существенно возрастает системообразующая роль этой отрасли в решении задач оптимизации агроландшафта, повышения плодородия почв, биологизации и экологизации земледелия. Интенсификация продукционного процесса посредством использования биологических и экологических ресурсов предполагает рациональное размещение культур с целью реализации их адаптивного потенциала.

В северной группе областей, к которым относится и Тверская область, сложившаяся структура посевных площадей имеет кормовое направление, что соответствует агроклиматическим и почвенным ресурсам региона. Рекомендации по выращиванию зерновых культур и многолетних трав, разработанные для регионов, требуют адаптации к почвенно-климатическим условиям Верхневолжья, поскольку отдельные части агроландшафтов различаются по характеру распределения вещества и энергии.

Цель исследований - провести изучение изменения продуктивности звена севооборота с участием яровой пшеницы, овса посевного и бобово - мятликовых трав в различных ландшафтных условиях; выявить агромикроландшафтные условия, наиболее соответствующие экологически обоснованному выращиванию зерновых культур и многолетних трав.

Для осуществления поставленной цели решались следующие задачи:
  1. Изучение продуктивности яровой пшеницы и овса посевного в зависимости от условий местообитания.
  2. Анализ структуры урожая зерновых культур в зависимости от водно-физических и агрохимических характеристик почвы.
  3. Изучение изменения качества урожая яровой пшеницы и овса посевного в разных условиях местообитания.
  4. Исследование биометрических свойств агроценозов в различных ландшафтных условиях.
  5. Определение продуктивности многолетних трав 1 и 2 года пользования в зависимости от условий местообитания.
  6. Изучение изменения качества урожая многолетних трав в зависимости от водно-физических и агрохимических характеристик почвы, условий рельефа.
  7. Установление оптимальных средообразующих условий для произрастания яровой пшеницы, овса посевного и многолетних трав.
  8. Выявление экономической эффективности выращивания яровой пшеницы, овса посевного и многолетних трав в различных эколого-территориальных условиях.

Научная новизна. Впервые в условиях Верхневолжья определены адаптивные реакции растений зерно-травяного звена севооборота на ландшафтные условия и комплекс показателей при выделении их эколого-территориальных ниш. Определены изменения продуктивности культур звена севооборота в зависимости от агрохимических, водно-физических показателей почв. Выявлены регрессионные связи данных ботанического состава бобово-мятликовых травостоев с агроландшафтными условиями. Исследованы изменения массы корневых и пожнивных остатков в зависимости от экспозиции склона. Выявлена сила влияния агроэкологических факторов на показатели продуктивности культур зерно- травяного звена севооборота.

Практическая значимость результатов исследований. На основании количественной оценки действия агроэкологических факторов на формирование продуктивности зернотравяного звена севооборота, включающей продуктивность яровой пшеницы, овса посевного и многолетних трав выявлены оптимальные агроэкологические условия, необходимые для их произрастания. Установлено, что возделывание этих культур наиболее эффективно на транзитных микроландшафтах склонов северной экспозиции - продуктивность звена севооборота с 1 га площади была наибольшей (26,9 ц к.ед.). Это обеспечит прибавку продуктивности 9,5 ц к.ед./га. Рентабельность производства достигала 166,9%.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в ООО «Пятницкое» Ржевского района Тверской области на площади 40 га с экономическим эффектом 142,5 тыс. руб.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Международных научно-практических конференциях, проводимых на базе Тверской ГСХА в 2007, 2008 и 2009 годах (г. Тверь); на Международной научной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной выдающимся педагогам Петровской академии, РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 5-6 июня 2008 г.; научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи – путь к обществу, основанному на знаниях», ВВЦ, 25-28 июня 2008 г. (г. Москва); Международной научно-практической конференции, посвященной 120-летию академика И.В. Ларина, Санкт-Петербургский ГАУ, 18-19 июня 2009 г. (г. Санкт-Петербург); 5-ой международной научной конференции Ирана и России по проблемам развития сельского хозяйства, 8-9 октября 2009 г. (г. Санкт-Петербург).

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 12-ти опубликованных работах, в том числе в реферируемом издании «Доклады РАСХН». - 2008. - №4. – С.21-23.

Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ Тверской государственной сельскохозяйственной академии на 2006-2010 гг., по теме 9, № гос. регистрации 01.2007 04616.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений производству. Изложена на 180 страницах, содержит 38 таблиц, 13 рисунков, 23 приложения. Список используемой литературы включает 238 наименований, в том числе 20 зарубежных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту:
  1. Получение устойчивой урожайности яровой пшеницы, овса посевного и многолетних травостоев 1 и 2 г.п. в различных агромикроландшафтах.
  2. Влияние агроландшафтных факторов на изменение ботанического состава бобово-мятликовых травосмесей.
  3. Биохимический состав яровых зерновых культур и многолетних трав в различных агроэкологических условиях.
  4. Особенности формирования продуктивности зерно- травяного звена севооборота в различных агромикроландшафтах.
  5. Экономическая эффективность возделывания культур зерно- травяного звена севооборота в отдельных микроландшафтах.


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


2. Место, условия и методика проведения исследований

Полевые исследования проводились на агроэкологическом полигоне Всероссийского НИИ сельскохозяйственного использования мелиорированных земель в 2007-2009 гг.

Стационар расположен в центральной части конечно-моренного холма, характеризуется слабой пересеченностью рельефа и относительной высотой 15 м. Ландшафтное обследование территории позволило выявить 7 агромикроландшафтов (АМЛ). Классификация элементарных геохимических ландшафтов проводилась по Полынову-Глазовской.

За варианты опыта были взяты микроландшафты северного и южного склонов и вершина, а именно:
  1. Транзитно-аккумулятивный южного склона (ТАю)
  2. Транзитный южного склона (Тю)
  3. Элювиально-транзитный южного склона (ЭТю)
  4. Элювиально-аккумулятивный (вершина холма) (ЭА)
  5. Элювиально-транзитный северного склона (ЭТс)
  6. Транзитный северного склона (Тс)
  7. Транзитно-аккумулятивный северного склона (ТАс).

В 2007-2008 годах проводилось агрохимическое обследование почв стационара. Почва на южном склоне (3°) дерново-подзолистая слабооглеенная супесчаная среднеслабосмытая на мощном двучлене, содержание гумуса составляло 2,6 %, Р2О5 – 42,6 и К2О – 16,2 мг/100 г почвы (рН 5,4). Плоская вершина характеризуется почвой дерново-подзолистой, преимущественно глееватой песчаной на среднемощном двучлене, содержание гумуса составляло 2,2 %, Р2О5 – 17,4 и К2О – 15,7 мг/100 г почвы (рН 4,8). На северном склоне (2°) почва дерново-подзолистая глееватая легко-среднесуглинистая на маломощном двучлене, содержание гумуса составляло 2,5 %, Р2О5 – 19,4 и К2О – 10,6 мг/100 г почвы (рН 5,7).

Исследования проводились в звене севооборота: овес с подсевом многолетних трав – многолетние травы 1 г.п. – многолетние травы 2 г.п. – яровая пшеница. Влияние ландшафтных условий изучали на овсе посевном сорта «Аргамак», яровой пшенице «Лада», клевере луговом «ВИК-7», тимофеевке луговой «ВИК-9». Посев яровых зерновых культур проводили семенами I категории с нормой высева 5,5 млн. шт./га, 5-7 мая. Норма высева в травосмеси клевера лугового 12 кг/га, тимофеевки луговой 8 кг/га.

Делянки опыта имели вид непрерывных параллельных полос, пересекающих все ландшафтные позиции холма и расположенных перпендикулярно дренажу. Ширина одной делянки 7,2 м, длина 1400 м. Площадь под каждой культурой - 1 га. Вдоль полосы технологическое воздействие однотипно, что позволяет наиболее точно изучить адаптивные реакции растений в различных агромикроландшафтных условиях.

Учет параметров растительного покрова и агрохимических показателей производился в регулярных точках опробования, отстоящих друг от друга на 40м. Учетная площадь в каждой точке – 84 м2. Повторность в опыте 6-кратная.

Полевые и лабораторные исследования проводили в соответствии с общепринятыми методиками: 1. Ботанический состав травостоя, высоту растений, облиственность, площадь листьев, урожайность многолетних трав, количество пожнивных и корневых остатков определяли по методике ВНИИ кормов; 2. Определение засоренности проводилось количественно-весовым методом; 3. Структуру урожая яровых зерновых культур определяли по методике Госсортсети, учет урожая сплошным методом; 4. Содержание сырого протеина в травах по Къельдалю, сырого жира по Сокслету, сырой клетчатки по Ганнебергу-Штоману, сырой золы – сухим озолением; 5. Влажность почвы термостатно-весовым методом; 6. Гумус по методу Тюрина; 7. рН солевой вытяжки потенциометрически на ионометре; 8. Гидролитическую кислотность – по Каппену-Гильковицу; 9. Подвижный фосфор и обменный калий по Кирсанову.

Полученные опытные данные обрабатывались методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов (программы StatGrafics, ЛАНДШАФТ). Сила влияния факторов (вариабельность) на продуктивность определялась по методу Н.А. Плохинского (1970) путем деления частной суммы квадратов отклонений на общую сумму.

При проведении регрессионного анализа в каждой точке опробования определялись следующие агроландшафтные параметры: 1) относительная высота точки, м; 2) плотность почвы, г/см3; 3) удельный вес твердой фазы почвы, г/см3; 4) порозность, %; 5) объемная влажность почвы, %; 6) пористость аэрации, %; 7) рНKCl почвенного раствора; 8) гидролитическая кислотность почвы, мг-экв./100 г; 9) содержание фосфора в почве, мг/100 г почвы; 10) содержание калия в почве, мг/100 г почвы; 11) содержание кальция в почве, мг-экв./100 г почвы; 12) содержание магния в почве, мг-экв./100 г почвы; 13) содержание легкогидролизуемого азота в почве, мг-экв./100 г почвы; 14) содержание гумуса в почве, %; 15) сумма активных температур (>10°); 16) радиационный баланс, МДж; 17) биоклиматический потенциал; 18) коэффициент увлажнения; 19) биологическая активность почвы (% разложения льнополотна).

Погодные условия в годы проведения исследований были различными как по количеству выпавших осадков и сумме активных температур, так и их поступлению в период активной вегетации культур звена севооборота. В 2007 году наблюдалась очень жаркая и сухая погода в течение вегетации, в 2008 и 2009 холодная и влажная.


РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ


3. Влияние различных агромикроландшафтов на урожайность яровой пшеницы, овса посевного и многолетних травостоев

3.1. Продуктивность яровых зерновых культур. Продукционный процесс зерновых культур весьма динамичен и зависит от различных факторов окружающей среды.

В среднем за 3 года наибольшая урожайность яровой пшеницы была зафиксирована на транзитно-аккумулятивном АМЛ северного склона - 21,1ц/га, так как длина колоса была 7,3 см, количество зерен в колосе - 27 шт. Самая большая урожайность этой культуры – 30,7 ц/га была отмечена на Тс в 2008 году (рис.1).




Регрессионный анализ данных влияния агроэкологических факторов на продуктивность яровой пшеницы показывает, что эта зависимость описывается следующим уравнением:


У = -5599 +994,4Х3 -43,7Х5 -43,3Х6 -6,3Х7 +0,4Х9 +0,9Х10 +0,7Х11 -0,8Х12 -8,4Х15 +741,3Х16 -588,2Х17 +67,9Х18 -1688,4Х2 -0,3Х20 -0,04Х22 +0,2Х24 +0,6Х27 +11,6Х28, R=96,7,

где У – урожайность яровой пшеницы, ц с 1 га;

Х2 – Х18 – параметры агроландшафтных факторов; Х20 – площадь листьев в фазу выхода в трубку; Х22 – количество стеблей; Х24 –высота растений; Х27 –масса 1000 зерен; Х28 – продуктивная кустистость.

Урожайность яровой пшеницы находится в обратной зависимости от объемной влажности, пористости аэрации почвы. Силы влияния этих факторов 10,4% и 41,9% соответственно. Оптимальная объемная влажность для формирования ее урожая составляет 24-26%, пористость аэрации 20-28%. Изменение высоты растений пшеницы обеспечивает 9,9% вариабельности урожайности.

В среднем за 3 года исследований число растений яровой пшеницы на 1м2 достигало 325 шт. на транзитно-аккумулятивном АМЛ северного склона. Общая кустистость была наименьшей на ТАю – 1,16, при этом на одноименном АМЛ северного склона она составила 1,28.

Растения накапливали больше фитомассы на элювиальных АМЛ, потому, что в этих условиях рельефа была оптимальная освещенность. На вершине холма было накоплено 433 г/м2 биомассы при высоте растений 100 см.

На продуктивную кустистость пшеницы оказывает влияние содержание в почве магния (24,2% вариабельности), который связан с глинистыми минералами. Прямая зависимость наблюдается между продуктивной кустистостью растений пшеницы и количеством стеблей (оптимум 420-450 штук/м2). Сила влияния данного фактора 18,8%.

Масса 1000 зерен яровой пшеницы обратно пропорционально зависит от содержания в почве калия. Отрицательно влияют на нее высота растений и величина продуктивной кустистости. Минимальное значение массы 1000 зерен наблюдается при содержании калия в почве в диапазоне 13-16 мг/100г. Продуктивная кустистость 1,1-1,2 является оптимальной для массы 1000 зерен. Отклонения от этой величины приведут к уменьшению массы зерна. Силы влияния содержания в почве калия, высоты растений и продуктивной кустистости на массу 1000 зерен соответственно – 14,1%, 18,1% и 17,4%.

Урожайность зерна овса за 2007-2009 годы была выше на склоне северной экспозиции – до 24,1 ц/га на транзитном АМЛ (табл.1). В этом варианте при длине метелки в 12,5 см формировалось до 35 зерен. На транзитно-аккумулятивном АМЛ этого склона было получено 23,2 ц/га. В 2008 году на этом микроландшафте отмечена наибольшая урожайность овса посевного – 37,9 ц/га.

Таблица 1- Урожайность зерна овса, ц с 1 га


№ варианта
АМЛ

2007 год

2008 год

2009 год

В среднем

1
ТАю
4,5
33,5

9,6

15,9

2
Тю
10,5
29,9

8,5

16,3

3
ЭТю
9,6
28,9

11,8

16,8

4
ЭА
9,4
27,3

18,9

18,5

5
ЭТс
10,9
29,0

20,4

20,1

6
Тс
15,4
37,6

19,2

24,1

7
ТАс
13,5
37,9

18,2

23,2

НСР05
5,1
4,1

1,9

2,5

Зависимость продуктивности овса посевного от агроэкологических факторов выражается уравнением регрессии:

У = -1406,6 -0,14Х1 -0,6Х13 +1,3Х14 -1,8Х15 +145,8Х16 -0,03Х19 +0,03Х25 +5,6Х27, R=88,6,

где У – урожайность овса посевного, ц с 1 га;

Х1 - Х19 – параметры агроландшафтных факторов; Х25 – масса соломы; Х27 – продуктивная кустистость.

На продуктивность овса посевного значительное влияние оказывали содержание легкогидролизуемого азота и масса соломы. Оптимальное содержание легкогидролизуемого азота в почве, при котором урожайность овса достигает максимальных значений - 7,2-9,2 мг-экв./100 г. Сила влияния данного фактора 29,2%. При этом положительной была сила влияния массы соломы (14,1%). Оптимально ее должно накапливаться 320-370 г/м2.

В среднем за 3 года исследований наибольшая общая кустистость овса посевного была отмечена на транзитном и транзитно-аккумулятивном АМЛ склона северной экспозиции – 1,57 и 1,42 соответственно (табл. 2). Большее количество растений овса – 342 и 332 шт./м2 было отмечено на ТА агромикроландшафтах обоих склонов. Лучшие условия для развития продуктивных стеблей создаются в нижней части склона северной экспозиции (426 шт./м2). Масса 1000 зерен уменьшалась от подножий склонов с 34,1 г на северном и 33,3 г на южном до 31,8 г на вершине. При этом наибольшей высоты растения овса посевного (82 см) достигали на Тс АМЛ. Количество соломы на вершине холма было 399,6 г/м2. Морфологические показатели метелки заметно изменялись на микроландшафтах северного склона.

Таблица 2 - Структура урожая овса в различных ландшафтных условиях,

в среднем 2007-2009 гг.


Показатели
Агромикроландшафты

ТАю
Тю
ЭТю
ЭА
ЭТс
Тс
ТАс

Число растений, шт./м2
342
329
303
310
325
307
332

Общая кустистость
1,41
1,26
1,39
1,33
1,37
1,57
1,42

Количество продуктивных стеблей, шт.
377
350
327
407
408
421
426

Высота растений, см
72
74
82
81
79
82
80

Длина метелки, см
11,1
11,2
11,1
11,8
12,4
12,5
12,1

Число зерен в метелке, шт.
24
26
31
31
32
35
31

Масса 1000 зерен, г
33,3
32,4
32,5
31,8
31,9
33,3
34,1

Масса соломы, г/м2
243,9
269,3
280,6
399,6
358,9
311,4
325,9

Положительное влияние на продуктивную кустистость овса посевного оказывала пористость аэрации почвы (37,5%). Оптимальная величина данного показателя 20-28%, т.е. большая часть пор должна быть заполнена водой, потому что овес посевной по сравнению с другими культурами более влаголюбив. Формирование массы 1000 зерен на 12,8% обеспечивает содержание в почве фосфора. Большая масса 1000 зерен образуется при содержании в почве 24-44 мг/100 г подвижного фосфора. Плотность почвы 1,26-1,29 г/см3 соответствует минимальной массе 1000 зерен. Сила влияния этого фактора 8,2%.

3.2. Урожайность травостоев. За годы исследований урожайность многолетних травостоев 1 г.п. достигает 55,7 ц/га на ЭТ АМЛ южного склона, при этом на одноименном АМЛ северного склона она составляет 41,7 ц/га (табл. 3). Вершина холма обеспечивает получение 53,5 ц/га.

На урожайность трав 1 г.п. наибольшее влияние оказывает высота бобового компонента. На этот фактор приходится 16,7% вариабельности урожайности. Оптимальная высота клевера, при которой урожайность выше средней - 62-82 см. Клевер луговой и тимофеевка луговая в травах 1 г.п. были почти одинаковыми по высоте. На Тю высота клевера составляла 81 см, а тимофеевки - 82см.

Таблица 3- Урожайность многолетних бобово-мятликовых травостоев,

в среднем 2007-2009 гг.

№ варианта
АМЛ
Травы 1 г.п.
Травы 2 г.п.

1
ТАю

48,1

40,6

2
Тю

48,2

71,9

3
ЭТю

55,7

77,6

4
ЭА

53,5

76,1

5
ЭТс

41,7

76,5

6
Тс

51,5

84,2

7
ТАс

46,1

77,6

НСР05

5,2

9,9

11,9% вариабельности урожая сена определяется изменением пористости аэрации почвы, оптимальная величина которой должна составлять 27-31%. Положительное влияние на урожайность травостоев оказывает плотность почвы, находящаяся в пределах 1,29-1,32 г/см3. Сила влияние данного фактора 7,7%.

Наибольшая урожайность многолетних трав 2 г.п. была отмечена на транзитном агромикроландшафте склона северной экспозиции 84,2 ц/га. На южном склоне масса трав увеличивается от подножия к вершине с 40,6 до 77,6ц/га.

Урожайность травостоев 2 г.п. на 14,9% определяется изменением плотности сложения пахотного слоя почвы. Оптимальная величина данного показателя, благоприятно воздействующая на продуктивность трав - 1,26 - 1,32г/см3. Объемная влажность почвы, находящаяся в пределах 24-32 % также положительно влияет на рост и развитие растений. Сила влияния этого фактора 21,3%. В среднем высота клевера лугового на вариантах северного склона составила 70 см, а тимофеевки луговой - 104 см.

Одним из показателей продуктивности является масса пожнивных и корневых остатков. На склоне северной экспозиции масса корневых и пожнивных остатков травостоев 1 г.п. увеличивается от вершины к подножию от 5,9-6,8 ц/га и 2,5-3,9 ц/га соответственно. Южный склон создавал условия для накопления в среднем 8,7 ц/га корневых остатков на травах 2 г.п. Масса пожнивных остатков трав достигала 5,5 ц/га на вершине холма.

4. Влияние агроландшафтных факторов на изменение ботанического состава бобово-мятликовых травосмесей

Изучение ботанического состава бобово-мятликовой травосмеси 1 г.п. показывает, что клевер луговой составлял 70,7% на транзитном АМЛ склона южной экспозиции (рис.2).



При этом в травосмеси на вершине холма его доля минимальна 55,4%. 37,8% тимофеевки луговой было в травосмеси на элювиально-транзитном АМЛ северного склона. Минимальный процент внедрившихся видов (3,4%) отмечен на элювиально-аккумулятивном АМЛ северного склона.

На долю мятликового компонента в травосмеси сильное влияние (87,7%) оказывает содержание в ней клевера лугового, вследствие их конкуренции. Тимофеевка луговая препятствует развитию клевера, если ее доля превышает 40%.

В травостое второго года пользования бобовый компонент развивался слабо (максимум – 30,5% на ЭТю). На Тс на 68,9% тимофеевки луговой приходится 29,9% клевера лугового. В среднем за 3 года тимофеевка составляла в травосмеси 2 года пользования на северном склоне 66%. Доля внедрившихся видов колеблется по вариантам опыта от 1,2 до 13,1%.

Содержание в травосмеси 2 г.п. тимофеевки луговой обратно пропорционально величине коэффициента увлажнения (сила влияния 14,4), содержанию клевера лугового (47,9%) и внедрившихся видов (21,2%). При увеличении доли клевера свыше 20%, а разнотравья 12% содержание тимофеевки в травосмеси будет уменьшаться.

5. Биохимический состав яровых зерновых культур и многолетних трав в различных агроэкологических условиях

5.1. Биохимический состав зерна яровой пшеницы. Качество растительной продукции определяется ее химическим составом. В 2008 году в зерне яровой пшеницы на склоне северной экспозиции содержание белка составляло 12,2-12,8%. Наиболее богато жиром (2,21%) зерно пшеницы полученное на вершине холма. На склоне северной экспозиции содержание сырой клейковины увеличивается от 18,7% на вершине холма до 20,3% на транзитно-аккумулятивном АМЛ. В 2007 году на ТАс отмечено 21,2% сырой клейковины. 1,8-1,9% сырой клетчатки содержится на элювиально-транзитных АМЛ.

5.2. Качество зерна овса посевного. Содержание белка в зерне овса (рис. 3) возрастает от подножия к вершине южного склона от 9,38% (ТА) до 10,32% (ЭТ). На северном склоне в среднем по вариантам содержание белка составляет 9,8%. Содержание в зерне овса жира изменялось от 4,81% на ТА АМЛ склона южной экспозиции до 5,63 % на транзитном АМЛ северного склона. В среднем за 2 года исследований наиболее ценное по содержанию питательных веществ зерно овса посевного получено на северном склоне.




5.3. Питательная ценность травосмесей. Питательная ценность бобово-мятликового травостоя изменяется с возрастом. В среднем за 2 года наиболее питательный корм из трав 1 г.п. получен на транзитном АМЛ склона южной экспозиции (15,2% протеина и 3,14% жира). На ЭТс в 2007 году содержание сырого протеина достигало 15,6%. Облиственность компонентов травосмеси при этом 55,7% у клевера лугового и 44,1% у тимофеевки луговой. Содержание сырого протеина в травах 2 г.п. меньше, чем в биомассе 1 г.п. - до 11,8% на Тю и 11,5% Тс, так как в смеси стало меньше бобового компонента. Облиственность клевера лугового составила 47,3 и 53,5% на южном и северном склонах соответственно.

Содержание водорастворимых углеводов в корневых остатках многолетних травостоев 1 года пользования изменялось по вариантам от 4,36% на транзитном АМЛ склона южной экспозиции до 7,07% на транзитно-аккумулятивном АМЛ этого же склона. В корневых остатках трав 2 г.п. массовая доля углеводов составила 3,9% на вершине холма и увеличивалась при движении по склонам до 5,73% на ТАю и 6,11% на Тс, что способствовало лучшей перезимовке многолетних трав.

6. Формирование продуктивности зерно-травяного звена севооборота в различных агромикроландшафтах

Правильный выбор предшественника очень важен для получения высокого урожая каждой культуры и продуктивности севооборота в целом. Продуктивность севооборота, его питательная ценность рассчитывается по содержанию в корме сырого протеина, сырой клетчатки, сырого жира и сырой золы.

На склоне северной экспозиции в среднем за годы проведения исследований больший выход кормовых единиц, чем на микроландшафтах южного склона и вершине (табл. 4). На транзитно-аккумулятивном АМЛ северного склона было получено у яровой пшеницы 22,2 ц/га кормовых единиц. На одноименном АМЛ южного склона этот показатель составил 13,1 ц/га.

Таблица 4 - Продуктивность культур звена зернотравяного севооборота в зависимости от ландшафтных условий, ц с 1 га кормовых единиц, 2007-2009 гг.

№

варианта
АМЛ
Пшеница

яровая
Овес

посевной
Травы 1 г.п.
Травы 2 г.п.

В среднем

1
ТАю

13,1

15,6

22,1

18,7

17,4

2
Тю

15,5

15,9

22,2

33,1

21,7

3
ЭТю

20,1

16,5

25,6

35,7

24,5

4
ЭА

19,2

18,1

24,6

35,0

24,2

5
ЭТс

20,6

19,7

19,2

35,2

23,7

6
Тс

21,4

23,6

23,7

38,7

26,9

7
ТАс

22,2

22,7

21,2

35,7

25,5

НСР05

2,8

2,8

2,4

4,6

2,0

Овес посевной был более продуктивен на Тс АМЛ – 23,6 ц/га к.ед. Влияние на продуктивность овса посевного продуктивности звена севооборота 40,4%. Содержание кормовых единиц в траве 1 г.п. напротив, было большим на элювиально-транзитном АМЛ южного склона (25,6 ц/га к.ед.).

Продуктивность травостоев 2 г.п. по вариантам опыта различалась незначительно (33,1-38,7 ц/га к.ед.). Это объясняется тем, что фитоценоз многолетних травостоев 2 г.п. обеспечивал устойчивую продуктивность во всех агроландшафтных условиях. Исключение составлял транзитно-аккумулятивный АМЛ южного склона, в этом варианте получено 18,7 ц/га к.ед. При этом урожайность трав определяется на 49,5% продуктивностью звена севооборота.

На транзитном АМЛ склона северной экспозиции сбор кормовых единиц составил 26,9 ц/га, что обеспечило прибавку продуктивности звена севооборота 9,5 ц к.ед./га. Определены функциональные зависимости между продуктивностью отдельных культур и звена севооборота в целом. Наблюдается прямо пропорциональное влияние овса посевного на продуктивность звена (26,2%). Яровая пшеница обеспечивает 21,2% вариабельности продуктивности звена севооборота. Сбор кормовых единиц этой культуры, обеспечивающий лучший результат по севообороту – 21-25 ц/га. Наибольшая продуктивность звена соответствует сбору 25-33 и 46-56 ц с 1 га к.ед. травостоев 1 и 2 г.п. Их сила влияния – 13,4 и 15,5% соответственно.

7. Экономическая эффективность возделывания культур зерно-травяного звена севооборота в отдельных микроландшафтах

Уровень экономической эффективности дает представление о том, ценой каких ресурсов (затрат) достигнут экономический эффект (результат).

Таблица 5 - Экономическая эффективность возделывания культур зерно-травяного звена севооборота в различных ландшафтных условиях

№ варианта
Продуктивность, ц/га к.ед.
Стоимость валовой продукции, руб
Производст-

венные затраты, руб./га
Условно-

чистый

доход,

руб
Уровень

рентабель-

ности, %
Окупаемость, раз
Себестоимость

1 ц, руб

1
17,4
10912,5
5409,9
5502,6
98,9
0,99
237,9

2
21,7
13672,5
5881,6
7790,9
125,4
1,25
214,1

3
24,5
15382,5
6116,6
9265,9
145,3
1,45
192,9

4
24,2
15240
6073,3
9150,6
145,4
1,45
190,5

5
23,7
14820
5941,1
8878,9
145,3
1,45
187,0

6
26,9
16852,5
6237
10615,5
166,9
1,67
171,1

7
25,5
15922,5
6065,1
9857,4
160,4
1,60
174,0

Анализ данных таблицы 5 показывает, что наиболее эффективным является возделывание культур зерно- травяного звена севооборота на транзитном агромикроландшафте склона северной экспозиции. В этом варианте отмечается наибольший выход кормовых единиц – 26,9 ц. Стоимость валовой продукции составила 16852,5 руб. с каждого гектара посевов. Несмотря на то, что производственные затраты также имеют наивысший уровень (6237 руб.), они полностью окупаются полученной продукцией и дают максимальный по сравнению с другими вариантами условно-чистый доход, равный 10615,5 руб. с 1га. Рентабельность производства культур звена севооборота в этом варианте составила 166,9%. Себестоимость единицы продукции имеет минимальный уровень (171,1 руб./ц).


Основные выводы

1. Адаптивные реакции яровой пшеницы на ландшафтные условия конечно-моренного холма различались. Продуктивность пшеницы в среднем за три года на транзитно-аккумулятивном АМЛ северного склона достигала 21,1 ц с 1га. Сила влияния на урожайность пористости аэрации почвы составляла 41,9%.

2. Урожайность овса посевного самая высокая получена на транзитном АМЛ северного склона 24,1 ц/га. Сила влияния суммы активных температур на продуктивность данной культуры составляла 32,8%.


3. Агромикроландшафты северного склона отличались наиболее благоприятным влиянием факторов среды на формирование элементов структуры урожая. Число растений яровой пшеницы на 1 м2 достигало 325 штук на транзитно-аккумулятивном микроландшафте этого склона. Общая кустистость составила 1,28. Масса 1000 зерен не имеет больших отклонений по вариантам опыта и колеблется в пределах 31,9 - 34,1 г. на северном склоне. Растения достигали высоты 94 см и накапливали фитомассу 355 г/м2. Длина колоса на ТАс 7,3 см, количество зерен в колосе 27 шт.

4. Лучшими условиями для формировании структуры урожая овса посевного отличался транзитный АМЛ северного склона. Число продуктивных стеблей, сформированных на этом АМЛ было 426 шт./м2. Длина метелки в среднем составила 12,1 см. Число зерен в метелке на Тс достигало 35 шт. при массе 1000 зерен 33,3 г.

5. В зерне яровой пшеницы на склоне северной экспозиции содержание белка составляло 12,2-12,8%. Наиболее богато жиром (2,21%) зерно пшеницы, полученное на вершине холма. 21,2% сырой клейковины отмечено на транзитно-аккумулятивном АМЛ. 1,8-1,9% сырой клетчатки содержится на элювиально-транзитных микроландшафтах обоих склонов.

6. Содержание белка в зерне овса посевного наибольшее на ЭТ микроландшафте южного склона 10,32%. 6,57% сырого жира отмечено в зерне с ЭТ АМЛ склона северной экспозиции. Количество сырой клетчатки в среднем по вариантам южного склона составляло 12,8%.

7. Условия типичных агроландшафтов Тверской области позволяют многолетним травам формировать устойчивую продуктивность. Травостои 1г.п. способны обеспечить до 55,7 ц/га на элювиально-транзитном АМЛ южного склона. На урожайность трав 1 г.п. наибольшее влияние оказывает высота бобового компонента. На этот фактор приходится 16,7% вариабельности урожайности. Клевер луговой и тимофеевка луговая в травах 1 г.п. были почти одинаковыми по высоте. На Тю высота клевера составляла 81 см, а тимофеевки – 82см.

8. Бобово-мятликовые травосмеси 2 г.п. на транзитном микроландшафте северного склона достигают урожайности 84,2 ц с 1 га. Сила влияния объемной влажности почвы на рост и развитие растений этой травосмеси 21,3%. В среднем высота клевера лугового на вариантах северного склона составила 70см, а тимофеевки луговой – 104 см.

9. Ботанический состав бобово-мятликовой травосмеси 1 г.п. изменялся в зависимости от агроландшафтных условий. Клевер составлял 70,7% на транзитном АМЛ склона южной экспозиции. 37,8% тимофеевки луговой было в травосмеси на элювиально-транзитном АМЛ северного склона. На долю мятликового компонента в травосмеси сильное влияние (87,7%) оказывает содержание в ней клевера лугового, вследствие их конкуренции. Минимальный процент внедрившихся видов - 3,4% отмечен на элювиально-аккумулятивном АМЛ северного склона.

10. В бобово-мятликовой травосмеси 2 г.п. ни в одном из вариантов бобовый компонент не был конкурентоспособным (максимум – 30,5% на ЭТю). На вершине холма 66,2% тимофеевки и 28,7% клевера лугового. На долю клевера лугового в травостоях 2 г.п. наибольшее влияние (42,8%) оказывает доля тимофеевки луговой, что происходит вследствие конкуренции между этими видами. В среднем за 3 года тимофеевка луговая составляла в травосмеси 2 года пользования на северном склоне 66%. Содержание в травостоях 2 г.п. внедрившихся видов зависит в первую очередь от содержания основного компонента – тимофеевки луговой, при этом сила влияния составила 48%.

11. Масса корневых и пожнивных остатков травостоев 1 г.п. на склоне северной экспозиции увеличивается при движении от вершины к подножию от 5,9-6,8 ц/га и 2,5-3,9 ц/га соответственно. Меньше всего корневых остатков трав 1 г.п. получено на транзитно-аккумулятивном АМЛ южного склона – 4,5 ц/га, а пожнивных – на элювиально-аккумулятивном (2,0 ц/га). ЭТс обеспечил формирование 6,9 ц/га корневых и 3,0 ц/га пожнивных остатков травосмеси 2 г.п. Южный склон создавал условия для накопления в среднем 8,7 ц/га корневых остатков. Масса пожнивных остатков трав 2 г.п. достигала 5,5 ц/га на вершине холма.

12. Наиболее питательный корм из трав 1 г.п. получен на транзитном АМЛ склона южной экспозиции (15,2% протеина и 3,14% жира). На ЭТс в 2007 году содержание сырого протеина достигало 15,6%. Облиственность компонентов травосмеси при этом 55,7% у клевера лугового и 44,1% у тимофеевки луговой. По количеству сырого жира за годы исследований можно отметить ТАс, где его величина достигает 3,4%. Содержание водорастворимых углеводов в корневых остатках многолетних травостоев 1 года пользования изменялось по вариантам от 4,36% на транзитном АМЛ склона южной экспозиции до 7,07% на транзитно-аккумулятивном АМЛ этого же склона.

13. Содержание протеина в травах 2 г.п. достигало 11,8% на Тю и 11,5% Тс, что соответствует лучшей облиственности культур травосмеси. Так облиственность клевера лугового составила 47,3 и 53,5% на южном и северном склонах соответственно. На склоне северной экспозиции содержание клетчатки в среднем по вариантам составляет 27,9%. Наибольшее содержание сырого жира отмечено на транзитно-аккумулятивном АМЛ южного склона – 3,6%. В корневых остатках трав 2 г.п. массовая доля углеводов составила 3,9% на вершине холма и увеличивалась при движении по склонам до 5,73% на ТАю и 6,11% на Тс.

14. Продуктивность звена севооборота с 1 га площади была наибольшей на транзитном АМЛ склона северной экспозиции (26,9 ц/га к.ед.). Наблюдается прямо пропорциональное влияния овса посевного на продуктивность звена при вариабельности 26,2%. Яровая пшеница обеспечивает 21,2% вариабельности продуктивности звена. Сбор кормовых единиц этой культуры, обеспечивающий лучший результат по севообороту – 21-25 ц/га. Наибольшая продуктивность звена при урожайности 25-33 и 46-56 ц с 1 га к.ед. травостоев 1 и 2 г.п. Их сила влияния – 13,4 и 15,5% соответственно.

15. Экономически эффективно размещение культур зерно-травяного звена севооборота на транзитном АМЛ склона северной экспозиции. Рентабельность производства в этом варианте составила 166,9%.

Предложения производству

В условиях Верхневолжья для получения устойчивой продуктивности зерно-травяного звена севооборота посев яровых зерновых культур и многолетних трав целесообразно производить на микроландшафтах северного склона конечно-моренного холма. Это обеспечивает сбор кормовых единиц до 26,9 ц с 1 га площади звена севооборота и прибавку продуктивности 9,5 ц к.ед./га.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
  1. Ковалев, Н.Г. Продуктивность разновозрастных травостоев в ландшафтных условиях конечно-моренной гряды / Н.Г.Ковалев, В.А. Тюлин, Д.А.Иванов, Н.В.Гриц, С.И. Агеева // Доклады РАСХН. - 2008. - № 4. -С.21-23.

Статьи в сборниках научных трудов и материалах конференций:
  1. Гриц, Н.В. Изучение формирования урожайности многолетних травостоев в различных агроэкологических условиях / Н.В. Гриц // Международная научная конференция молодых ученых и специалистов, посвященная выдающимся педагогам Петровской академии: сборник статей. – М.: Издательство РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2008. - С. 265-271.
  2. Гриц, Н.В. Продукционный процесс многолетних растений в различных ландшафтных условиях/ Н.В. Гриц // Научно-техническое творчество молодежи – путь к обществу, основанному на знаниях. / Сб. науч. докл. по матер. науч.-практ. конф. – М.: МГСУ, 2008. - С. 314-315.
  3. Иванов, Д.А. Адаптивные реакции яровой пшеницы на ландшафтные условия конечно-моренного холма / Д.А.Иванов, О.В.Карасева, М.В. Рублюк, Н.В. Гриц // Методы изучения продукционного процесса растений и фитоценозов. /Сб. науч. тр. по матер. конф. 17-20 июня 2009 г. – Нальчик «Полиграфсервис и Т», 2009. – С. 89-91.
  4. Иванов, Д.А. Использование регрессионного анализа для определения факторов, влияющих на продуктивность сельскохозяйственных культур/ Д.А.Иванов, В.А. Тюлин, Н.В. Гриц // Стабилизация производства и развитие агропромышленного комплекса региона на основе внедрения инновационных технологий./Сб. научн. тр. по матер. Международной науч.-практ. конф. 13-15 июня 2007 г. – Тверь: ТГСХА, 2007. – С. 78-80.
  5. Иванов, Д.А. Формирование устойчивой продуктивности яровой пшеницы сорта «Лада» в различных ландшафтных условиях / Д.А.Иванов, В.А. Тюлин, Н.В. Гриц // Проблемы аграрной науки и образования. / Сб. науч. тр. по матер. Международной науч.-практ. конф. 3-5 июня 2008 г. Ч.1 – Тверь: «Агросфера», 2008. - С. 67-69.
  6. Иванов Д.А., Адаптивные реакции яровой пшеницы на агроландшафтные условия конечно-моренного холма / Д.А.Иванов, В.А. Тюлин, М.В.Рублюк, Н.В. Гриц // Современные технологии агропромышленного производства. /Сб. науч. тр. по матер. Международной науч.-практ. конф. 2-4 июня 2009г.Ч.1 – Тверь: «Агросфера», 2009.– С. 59-60.
  7. Тюлин, В.А. Влияние ландшафтных условий на продуктивность краткосрочных травостоев / В.А. Тюлин, С.И. Агеева, Н.В. Гриц // Проблемы аграрной науки и образования. / Сб. науч. тр. по матер. Международной науч.-практ. конф. 3-5 июня 2008 г. Ч.1 – Тверь: «Агросфера», 2008. - С. 61-62.
  8. Тюлин, В.А. Формирование устойчивой продуктивности зерно-травяного звена севооборота в различных агроландшафтных условиях / В.А. Тюлин, О.Н. Анциферова, О.В. Карасева, Н.В. Гриц // Современные технологии агропромышленного производства. /Сб. науч. тр. по матер. Международной науч.-практ. конф. 2-4 июня 2009 г.Ч.1 – Тверь: «Агросфера», 2009.– С. 68-70.
  9. Тюлин, В.А. Анализ влияния условий произрастания на продуктивность яровой пшеницы сорта «Лада» / В.А. Тюлин, Н.В. Гриц // Альманах современной науки и образования. № 5(24): Медицина, химия, ветеринарные науки, фармацевтические науки, биологические науки, сельскохозяйственные науки, науки о земле и методика их преподавания. - Тамбов: Грамота, 2009. - С.158-160.
  10. Тюлин, В.А. Исследование природных ресурсов в адаптивном растениеводстве / В.А. Тюлин, Д.А. Иванов, Н.В. Гриц // Стабилизация производства и развитие агропромышленного комплекса региона на основе внедрения инновационных технологий. /Сб. научн. тр. по матер. Международной науч.-практ. конф. 13-15 июня 2007 г. – Тверь: ТГСХА, 2007. – С. 81-83.
  11. Тюлин, В.А. Формирование устойчивой продуктивности кормовых агроценозов / В.А. Тюлин, Д.А. Иванов, Н.В. Гриц // Тезисы докладов 5-ой международной научной конференции Ирана и России по проблемам развития сельского хозяйства (Санкт-Петербург, 8-9 октября 2009 г.)/ Сб. научн. тр. – СПб, 2009. – С. 89-90.



Гриц

Надежда Владимировна


ФОРМИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ЗЕРНО-ТРАВЯНОГО ЗВЕНА СЕВООБОРОТА В РАЗЛИЧНЫХ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЯХ


Подписано в печать .11.09 г.

Формат 60х48 1/16. Бумага типографская.

Гарнитура шрифта «Times». Печать ризографическая.

Ус.печ.л. Тираж 100 экз. Заказ №


Издательство ТвГСХА «АгросферА»

Россия, 170904, г. Тверь, п. Сахарово, ул. Василевского, 7

Тел. (4822) 53-12-36