CC BY
26НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2017, №2
УДК 633.853.494 (571.56)
Биолого-экологические особенности возделывания рапса в условиях Сунтарского агроландшафта
Н.А. Слепцова
Якутская государственная сельскохозяйственная академия, г. Якутск
Аннотация. Рассмотрены вопросы выращивания ярового рапса для стабилизации кормовой базы животноводства Республики Саха (Якутия). Проведены экспериментальные исследования по влиянию оптимальных доз минеральных удобрений на рост, развитие и повышение урожайности зеленой массы рапса на мерзлотных почвах Сунтарского агроландшафта Западной Якутии. С учетом природно-климатических условий и биологической продуктивности Сунтарского агроландшафта установлены оптимальные дозы удобрений для получения максимальной урожайности зеленой массы рапса (при N135P120 K120 до 248,3 ц/га). Доказано, что в фазу цветения суточный прирост в высоту растений рапса составил 2,2-2,7 см независимо от различных уровней минерального питания. В последующие фазы развития увеличение линейного роста растений рапса было стабильным и составило в среднем 4,2-4,7 см. При внесении N180P120K120 отмечена наибольшая высота растений рапса до 95 см. Повышенный уровень питания (N180P120K120) усиливает прибавку урожая растений рапса за сутки в последние фазы развития растений (цветение-стручкование). При этом суточный прирост зеленой массы рапса в период цветение-стручкование составил в среднем 54 г/м2. При внесении N135P120 K120 на посевы рапса максимальную прибавку зеленой массы обеспечивает 1 кг азота (до 97,7 ц/га), фосфора (до 76 ц/га) и калия (до 70,3 ц/га). Полученные результаты по оптимальным дозам удобрений в Сунтарском агроландшафте рекомендованы для широкого внедрения в полевом кормопроизводстве по выращиванию зеленой массы ярового рапса в Центральной Якутии.
Ключевые слова: яровой рапс, линейный рост, урожайность, минеральные удобрения, агроланд-шафт.
Biological and Ecological Characteristics of Rape Cultivation under Conditions of Suntar Agrolandscape
N.A. Sleptsova
Department of Agronomy, Yakut State Academy of Agriculture, Yakutsk [email protected]
Abstract. The article describes the questions of spring rape production for stabilization offorage base for cattle breeding in the Republic of Sakha (Yakutia). The effect of mineral fertilizers on rape growth, development and green mass gain has been studied experimentally on frozen soils of Suntar agrolandscape in Western Yakutia. With taking into account natural and climatic conditions and biological productivity of the Sun-tar agrolandscape, the optimal rate of mineral fertilizers was estimated to gain a maximal rape green mass production (up to 248.3 centner/ha at N135P120 K120). The daily apical growth during flowering stage was proved to make up 2.2-2.7 cm regardless different rates of mineral nutrition. The following developmental stages showed stable linear increment up to 4.2-4.7 cm. Applying N180P120K120 resulted in maximal plant height up to 95 cm. Higher nutrition rates (N180P120K120) increased daily yield during the last developmental stages (flowering-pod formation). At that, daily green mass gain during the flowering-pod formation stages made up 54 g/m2 in average. Having applied N135P120 K120 to rape plantings, the maximal green mass gain was provided by 1 kg of nitrogen (up to 97.7 c/ha), phosphorus (up to 76 c/ha), and potassium (up to 70.3 c/ha). Specified optimal rates of fertilizers in Suntar agrolandscape are recommended for large-scale implementation in field forage production of spring rape green mass in Central Yakutia.
Key words: spring rape, linear growth, productivity, mineral fertilizers, agrolandscape.
СЛЕПЦОВА Наталья Алексеевна - к.с.-х.н., доцент, зав. каф.
Введение
Ценной биологической особенностью ярового рапса являются аминокислотный состав белка, повышенная урожайность зеленой массы, хорошая переваримость и его способность интенсивно отрастать после скашивания или стравливания. Рапс содержит незаменимых аминокислот больше, чем горох: в 1 кг рапса содержится около 0,16 корм. ед. и 30 г протеина, что вдвое больше, чем в белке подсолнечника и кукурузы. Высокопитательная зеленая масса рапса широко применяется для получения зеленого корма, силоса, сенажа и как пожнивная, поукосная культура.
В условиях Центральной Якутии на 1 корм. ед. приходится 70-80 г переваримого белка при зоотехнической норме 105-110 г, что приводит к перерасходу кормов, удорожанию производимой продукции и снижению воспроизводства животных [1]. Рапс яровой является перспективной кормовой культурой с высокой питательностью зеленой массы. Поэтому недостаток протеина может быть компенсирован посевами высокобелковых кормовых культур, таких как яровой рапс.
До сих пор не изучены биолого-экологические особенности возделывания рапса при минеральном режиме питания с учетом биологической продуктивности Сунтарского агроландшафта.
Целью наших исследований является изучение влияния минерального режима питания на рост, развитие, урожайность и продуктивность ярового рапса в условиях Сунтарского агро-ландшафта.
Материалы и методика
Рапс яровой (Brassica napus L.) - сорт Восточно-сибирский, холодостойкое растение длинного дня. Семена рапса начинают прорастать при температуре 3-4 оС, всходы переносят заморозки до -5 оС, взрослые растения выдерживают температуру до -8 оС, могут вегетиро-вать при 2-3 оС. По данным [2], яровой рапс сорт Восточно-сибирский при раннем сроке сева (29 мая) наращивал за лето в сумме двух укосов 515,6 ц с 1 га, урожай отавы составлял 63,3 % от суммарного урожая. В благоприятных условиях Якутии он дает два укоса.
Биологическая продуктивность Сунтарского агроландшафтного района по данным Ивановой Л.С. [1, 3], установленная по периоду активной вегетации растений с учетом выпадающих осадков, пониженная (80 баллов). Важным фактором при выращивании сельскохозяйственных культур является влагообеспеченность. В условиях Сунтарского агроландшафтного района годовое количество осадков с введением поправок к показаниям осадкомера здесь составляет 317 мм, в
период активной вегетации растений достигает 135 мм. В пространственном распределении осадков внутри агроландшафтного района выделяются две части: западная часть, где выпадает 310-378 мм (в Вилюйске, Сангаре), и восточная часть, где количество составляет 326 мм (Ба-тамай). Увлажнение территории зависит не только от количества выпадающих осадков, но и от испаряемости. Коэффициент увлажнения для террасированной равнины Сунтарского агролад-шафта равен 0,19-0,23, т.е. климат характеризуется как засушливый. В условиях Сунтарского агроландшафтного района в период активной вегетации культур запасы влаги в пахотном слое в период всходов растений можно считать достаточными (29-36 мм). В течение лета почва постепенно иссушается и к концу июля - началу августа в слое 0-20 см влага составляет лишь 1112 мм. В корнеобитаемом слое почвы (0-50 см) условия увлажнения почвы ухудшаются до начала второй декады сентября. Перед установлением снежного покрова продуктивная влага почвы (050 см) обычно составляет 19-21 мм.
Климат террасированной равнины Сунтар-ского агроладшафта континентальный [4]. Абсолютная минимальная температура воздуха в среднем -61...-64 °С, максимальная - 35-38 °С. Продолжительность безморозного периода в воздухе составляет 56-85 дней. Сумма среднесуточных температур выше 10 °С в среднем достигает 1376 °С, что достаточно для выращивания зерновых, картофеля. В теплый период на рост и развитие растений отрицательно влияют низкие ночные температуры и заморозки. Интенсивность низких ночных температур зависит от мезоформ рельефа и изменение интенсивности заморозка в зависимости от местоположения составляет от 0 до -6 °С. В террасированной аллювиальной равнине в период посева и всходов основных культур (I декада июня) наблюдаются 3 случая заморозка на поверхности почвы за 10 лет с интенсивностью -4.-5 °С, которые могут повредить всходы сельскохозяйственных культур, особенно эти условия опасны для рапса. Сроки наступления мягкопластично-го состояния почвы отмечаются в зависимости от местоположения пашен от 13 до 18 мая.
Преобладающие почвы на увалах первой и второй надпойменных террас Сунтарского агро-ландшафта представлены мерзлотными лугово-черноземными, черноземно-луговыми и черноземами почвами. Они имеют слабощелочную реакцию среды, высокий валовый запас азота, фосфора и калия, но подвижных форм азота и фосфора недостаточно для растений. Растения испытывают недостаток влаги, особенно в засушливые годы.
Таким образом, террасированная равнина Сунтарского агроландшафта по термическим условиям - умеренно-теплая, по увлажненности
- засушливая, по обеспеченности растений подвижными формами основных питательных элементов по мезоформам рельефа - разная. Растения в первую очередь испытывают недостаток азотных и фосфорных удобрений, особенно в первой половине лета.
В условиях Сунтарского агроландшафта проведен полевой опыт по влиянию различных доз минеральных удобрений на рост, развитие урожайности зеленой массы рапса с учетом влаго-обеспеченности вегетационных периодов. Площадь опытных делянок составила 100 м2, учетная - 50 м2, защитные полосы между делянками
- 2 м. Повторность - четырехкратная. Из минеральных удобрений использовали мочевину (карбамид), двойной суперфосфат (46,8 % д.в.) и хлористый калий (60 % д.в.). Схема опыта и дозы минеральных удобрений представлена в таблицах. Полив осуществлялся поливной установкой ДДН-70. Влажность почвы в течение вегетации поддерживалась в пределах 70 % Н.В. Поливная норма 400 м3/га. Обработка почвы проведена по рекомендации ЯНИИСХ для полевых кормовых культур [3].
Исследования в Сунтарском агроландшафте проводились на мерзлотно-таежной палевой переходной почве. Опытный участок в слое почвы 0-20 см содержал гумуса - 4,0 %, нитратного азота - 79,4 мг/кг, подвижного фосфора - 105,6, калия - 124,8 мг на 1 кг почвы. Реакция почвен-
Прирост зеленой массы и линейный рост растений
ной среды близка к нейтральной и является оптимальной для выращивания рапса и овса.
Наблюдения и учеты проведены по общепринятой методике ВНИИ кормов [5-6]. Метеорологические условия в Сунтарском агроланд-шафтном районе (1988-1990 гг.) в разные годы проведения исследований имели значительные отличия между собой. Вегетационный период 1988 г. был благоприятным для развития и формирования урожая большинства сельскохозяйственных культур. Отличительными особенностями вегетационного периода 1989 г. были недостаток влаги в июле, короткий безморозный период, сильные суточные колебания температур воздуха и почвы с частыми слабыми заморозками. Характерной особенностью 1990 г. были засуха и частые суховейные явления. Таким образом, за период исследований самым неблагоприятным годом для формирования роста и развития урожайности рапса является 1990 г.
Результаты исследований
Полевые исследования в условиях Сунтар-ского агроландшафта установили, что рост и развитие растений рапса во многом зависят от минерального режима питания и вегетационных периодов. Наблюдения за линейным ростом и фазами развития рапса показали, что в первые фазы развития рапс растет медленно (табл. 1). В фазу цветения суточный прирост в высоту составил 2,2-2,7 см независимо от различных доз минерального питания. В последующие фазы
Т а б л и ц а 1 са в Сунтарском агроландшафте за 1988-1990 гг.
Стеблевание розетки Цветение Стручкование Прирост зеленый массы в период, г/м2 Суточный прирост зеленой массы в период, г/м2
Удобрение Год зеленая масса, г/м2 высота, см зеленая масса, г/м2 высота, см зеленая масса, г/м2 высота, см стеблевание розетки -цветение цветение-стручкование стеблевание розетки -цветение цветение-стручкование
Контроль - 1988 511 21 1431 41 2025 89 920 594 102 54
без 1989 104 18 653 39 1242 84 549 589 61 54
удобрений 1990 183 18 742 37 1332 85 559 590 62 54
Среднее 266 19 942 39 1533 86 676 591 75 54
1988 711 20 1536 41 2506 92 825 970 91 88,1
№оРбоКбо 1989 447 16 1238 38 2144 90 791 906 88 82
1990 200 18 795 38 1727 91 595 932 66 85
Среднее 453 18 1190 39 2126 91 737 936 82 85
1988 560 20 1568 48 2186 89 1008 618 112 56
№35Рб0Кб0 1989 820 18 1824 43 2469 88 1004 645 111 59
1990 360 19 1360 44 1960 87 1000 600 111 54
Среднее 580 19 1584 45 2205 88 1004 621 111 56
1988 942 26 1562 51 2436 96 620 874 68,8 79,4
№80РшК120 1989 788 24 1403 48 2293 95 615 890 68,3 80,9
1990 824 22 1440 48 2292 94 616 852 68,4 77,4
Среднее 851 24 1468 49 2340 95 617 872 68 79
Примечание. Средний период стеблевание розетки - цветение -9 дней, цветение - стручкование - 11 дней.
развития увеличение линейного роста было стабильным и составило в среднем 4,2-4,7 см.
В среднем за годы исследований наибольшая высота растений ярового рапса отмечена при внесении Nl8oPl2oKl2o до 95 см. Установлено, что накопление зеленой массы рапса в разные фазы развития происходило неравномерно. В зависимости от величины вносимых удобрений и погодных условий в период стеблевание розетки -стручкование рапс формирует урожай от 63 до 82 %. При среднем уровне минерального питания накопление зеленой массы рапса происходит более равномерно во все периоды развития, начиная с фазы стеблевания до розетки.
Следует отметить, что повышенный уровень питания (Nl8oPl2oKl2o) усиливает прибавку урожая за сутки в поздние фазы развития растений (цветение-стручкование). При этом суточный прирост зеленой массы рапса в период цвете-ние-стручкование составил в среднем 54 г/м2.
Результаты исследований по оптимизации минерального питания рапса приведены в табл. 2. Урожайность рапса значительно варьировала в зависимости от режима минерального питания и тепловлагообеспеченности вегетационного периода. В среднем за годы исследований максимальная урожайность зеленой массы рапса получена при среднем уровне минерального питания Nl35Pl20 Кш - 248,3 ц/га. При этом прибавка урожая составила 95,1 ц/га зеленой массы или 62 %. В оптимальных условиях 1988 г. рапс обеспечил наибольший урожай зеленой массы (228,5 ц/га) при внесении средних доз минеральных удобрений.
Установлено, что рапс положительно реагировал на фосфорные удобрения. При этом 1 кг д.в. фосфора обеспечил гораздо больший урожай, чем азот и калий. Внесение 1 кг д. в. минеральных удобрений способствовало накоплению фосфора - 76 кг, азота - 46 кг и калия - 12 кг зеленой массы рапса. В условиях 1988 г. большой разницы в урожаях между вариантами не наблюдалось, что обычно происходило в годы с благоприятными погодными условиями.
В 1989 г. сильные суточные перепады температур на поверхности почвы и заморозки до середины июля (5, 11, 27 июня, 9 августа) отрицательно повлияли на всходы мелкосеменных культур, в том числе на рапс. В результате урожайность рапса была несколько ниже, чем обычно. Тем не менее, действие разных доз минеральных удобрений на урожайность рапса четко прослеживается. При средних дозах удобрений 1 кг д.в. азота способствует повышению урожая зеленой массы на 97,7 кг, фосфора - 70,7 кг, калия - 91,8 кг. Повышение дозы калия до 120 кг д.в. на фоне ^35Рш обеспечивает максимальную урожайность зеленой массы рапса (262,0 ц/га).
При этом каждый 1 кг д.в. калия увеличивает урожайность зеленой массы на 70,3 кг. Увеличение дозы азота выше 135 кг д.в. на 1 га не способствует прибавке урожая зеленой массы рапса, что доказано статистической достоверностью. Из двойных сочетаний минеральных удобрений в прохладном вегетационном периоде предпочтительнее внесение N90^0, обеспечивающее урожайность зеленой массы до 172,0 ц/га.
Для формирования урожайности рапса самым
Т а б л и ц а 2
Урожайность зеленой массы рапса в Сунтарском агроландшафтном районе (1988-1990 гг.), ц/га
Удобрение 1988 г. 1989 г. 1999 г. Средняя урожайность рапса Прибавка урожая, кг/га
урожайность прибавка урожайность прибавка урожайность прибавка
Контроль - без удобрений 2о2,5 - 124,1 - 133,2 - 153,2 -
РбоКбо 2о9,2 6,7 131,7 7,6 142,1 8,9 161,о 7,8
№оКбо 2о4,9 42,4 172,о 47,9 174,4 41,2 183,7 3о,5
№оРбо 243,2 4о,7 159,3 35,2 163,1 29,9 188,5 35,3
№оРбоКбо 25о,6 48,1 214,4 9о,3 172,7 39,5 212,5 59,3
№оР9оКбо 235,6 33,1 23о,3 Ю6,2 197,8 64,6 221,2 68,о
№з5РбоКбо 218,6 16,1 246,9 122,8 196,о 62,8 22о,5 67,3
№8оРбоКбо 237,2 34,7 227,8 Ю3,7 218,9 85,7 227,9 74,7
№з5РбоКш 198,5 29,9 218,7 94,6 21о,1 76,9 227,о 67,2
№з5Р9оКш 211 ,о 28,5 235,о 11о,9 215,о 81,8 227,о 73,8
№з5РшКбо 182,5 3о,о 219,8 95,7 216,2 83,о 222,8 69,6
№з5Рш К12о 23о,о 27,5 262,о 137,9 252,9 111,9 248,3 95,1
№8оРшК12о 243,6 41,1 229,3 165,2 229,2 96,о 234,о 8о,8
НСРо5 24,6 26,2 22,4 24,4
Т а б л и ц а 3
Питательная ценность зеленой массы рапса в зависимости от различных доз и сочетаний минеральных удобрений в условиях Сунтарского агроландшафта (среднее за 1988-1990 гг.)
В 1 кг сухого вещества Обеспеченность
Удобрение кормовых переваримого обменной 1 корм. ед. переваримым
единиц протеина, г энергии, МДж протеином, г
Яровой рапс
Контроль - без удобрений 0,69 138 9,3 200,0
Р60К60 0,69 122 9,3 176,8
ШР60К60 0,70 147 9,4 210,0
№35Р90К120 0,72 162 9,5 225,0
№35Р120К120 0,65 139 9,1 213,8
№80Р120К120 0,70 162 9,4 231,4
неблагоприятным годом оказался 1990 г. Засуха, частые суховейные явления с относительной влажностью 14-18 % отрицательно сказались на росте и развитии растений рапса. Урожайность зеленой массы рапса в контроле без удобрения составила лишь 133,2 ц/га. При этом внесение средних норм двойных сочетаний минеральных удобрений повысило урожайность зеленой массы в пределах существенной наименьшей разницы. Достоверные прибавки урожая обеспечили повышенные дозы минеральных удобрений. Так, максимальная урожайность в условиях 1999 г. получена при внесении КвбРшКш - (252,9 ц/га). При этом 1 кг д.в. калия обеспечил прибавку урожая на 61 кг.
Таким образом, что в условиях Сунтарского агроландшафта 1 кг д.в. основных элементов питания наиболее эффективен в годы с прохладным вегетационным периодом. При благоприятных условиях вегетационного периода эффективность азота усиливается, при дефиците влаги возрастает эффективность калия на фоне N135?™.
Как видно из табл. 3, питательная ценность зеленой массы рапса зависела от условий возделывания и биологических особенностей растений. Так, по мере увеличения доз азотного питания (135-180 кг д.в.) обеспеченность 1 корм. ед. переваримым протеином возрастает от 210 до 231г, что превышает зоотехническую норму в 2 и 2,2 раза. Продуктивность зеленой массы рапса при минеральном режиме повышенная и составила по сбору обменной энергии от 9,0 до 9, 4 МДж, по содержанию кормовых единиц от 69 до 0,72 и переваримого протеина от 138 до 162 г в 1 кг сухого вещества.
По данным [5], зеленые корма хорошего качества в 1 кг сухого вещества содержат 9,0-10,0 МДж обменной энергии, посредственные 8,09,0, низкого качества - менее 8,0. Питательная ценность зеленой массы ярового рапса имела хорошие качества и могла обеспечить потребность животных с продуктивностью 2500-3000 л молока.
Заключение
В условиях Сунтарского агроландшафта в среднем за годы исследований максимальная урожайность зеленой массы ярового рапса получена при среднем уровне минерального питания N135?™ К120 - 248,3 ц/га, с прибавкой урожая до 95,1 ц/га зеленой массы или 62 %. При этом следует отметить, что эффективность азота усиливается при благоприятных условиях вегетационного периода и при дефиците влаги возрастает эффективность калия на фоне N135?™. Исследованиями установлено, что накопление зеленой массы рапса в разные фазы развития происходило неравномерно. В зависимости от величины вносимых удобрений и погодных условий в период стеблевание розетки - стручко-вание яровой рапс формирует урожай от 63 до 82 %. Доказано, что повышенный уровень питания (КшРшКш) усиливает прибавку урожая за сутки в поздние фазы развития растений (цветение-стручкование). При этом суточный прирост зеленой массы рапса в период цветение-стручкование составил в среднем 54 г/м2.
Литература
1. Иванова Л.С. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Лено-Амгинского междуречья. Новосибирск, 2004. 131 с.
2. Федоров И.А. Биологические особенности рапса в Якутии // Ботаника, физиология и биохимия растений, кормопроизводство. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1986. Вып. 2. С. 161-162.
3. Иванова Л. С. Полевое кормопроизводство в системе адаптивно-агроландшафтного земледелия // Кормопроизводство. 2003. № 3. С. 16-19.
4. Шашко Д.И. Климатические условия земледелия Центральной Якутии. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 264 с.
5. Григорьев Н.Г. Оценка питательности кормов по обменной энергии // Резервы кормопроизводства. М., 1987. С. 109-128.
6. Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами. М., 1983. 145 с.
Поступила в редакцию 31.10.2016
