CC BY
22
УДК 631.52+631.6
ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЛАГИ ПРИ УПЛОТНЕНИИ ПОСЕВОВ В ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТАХ СУХОСТЕПНОГО ЗАВОЛЖЬЯ
Е. П. Денисов, доктор с.-х. наук; А. М. Косачёв, доктор с.-х. наук; Б. З. Шагиев, канд. с.-х. наук, доцент; О. А. Коломиец, аспирант
ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н. И. Вавилова», т. 8-927-0592-604
В статье показана роль уплотнения посевов во времени и в пространстве в повышении продуктивности орошаемого кормового севооборота при насыщении его двух- и трёхкомпонентными смешанными компонентами. Особое внимание обращается на повышение эффективности использования поливной воды кормовыми культурами.
Ключевые слова: уплотненные посевы, режим орошения, влажность почвы, запас влаги, коэффициент водопотребления.
Территория Поволжья расположена в степной и сухостепной зонах России, где преобладающими являются виды степной растительности с низкой кормовой продуктивностью вследствие острого дефицита влаги. Стабильная кормовая база здесь может быть создана только за счет культивирования высокопродуктивных однолетних и многолетних растений, способных интенсивно использовать солнечную энергию, особенно при орошении. Орошаемые земли - важнейший резерв повышения производства кормов в стране. Кормопроизводство на орошаемых землях во многом зависит от подбора культур, отзывчивых на интенсивные технологии. Важное место в орошаемых севооборотах приобретают уплотненные посевы, как в пространстве (озимые, ранневесенние, поукосные, пожнивные и др.), так и во времени (смешанные и совместные). Уплотнение посевов не только повышает продуктивность орошаемых земель, но и улучшает их агромелиоративное состояние. Для более эффективного использования орошаемых земель необходимо подбирать наиболее продуктивные кормовые культуры с учетом чистых и уплотнённых посевов.
Экспериментальная работа по выявлению эффективности уплотнённых посевов при орошении выполнялась в 2000-2008 гг. на полях АО «Новое» и ОПХ «ВолжНИИ-ГиМ» Энгельсского района Саратовской области. Почвы тёмно-каштановые, сред-несуглинистые по гранулометрическому
составу. Количество гумуса в пахотном слое 3 %. Климат данной зоны резко континентальный. Количество атмосферных осадков за теплый период в средние по влажности годы составляет 95...164 мм.
Схема опыта включала варианты смешанных и одновидовых посевов в семипольном прифермском кормовом севообороте, насыщенном поукосными культурами.
Смешанные ранневесенние посевы изучались в сравнении с одновидовыми посевами суданской травы, озимой ржи и кукурузы по следующей схеме:
1. Озимая рожь на зеленый корм (100 %) (контроль)
2. Овес (75 %) + горох (75 %);
3. Овес (75 %) + горох (50 %) + подсолнечник (25 %);
4. Суданская трава (100 %) + подсолнечник (25 %) + ячмень (25 %);
5. Суданская трава (100 %);
6. Кукуруза (100 %).
Соотношение компонентов указано в смесях в процентах от полной нормы высева семян в чистом виде.
Смешанные поукосные посевы изучались по схеме:
1. Овес (75 %) + рапс (75 %) после озимой ржи;
2. Ячмень (100 %) + рапс (50 %) после овса и гороха;
3. Овес (75 %) + рапс (75 %) после овса, гороха и подсолнечника;
4. Второй укос суданской травы.
Нива Поволжья № 4 (13) ноябрь 2009 17
Полив проводился дождевальной машиной «Фрегат».
Севооборот имел следующее чередование культур:
1. Овес с горохом + озимая рожь;
2. Озимая рожь на зеленый корм + овес с рапсом поукосно;
3. Овес с горохом + ячмень с рапсом поукосно;
4. Суданская трава, 3 укоса;
5. Овес с горохом и подсолнечником + овес с рапсом поукосно;
6. Кукуруза на силос;
7. Суданская трава с подсолнечником и ячменем + суданская трава второй укос.
Урожайность уплотненных культур зависит прежде всего от особенностей формирования биомассы. Это определяется потенциальными возможностями отдельных компонентов и соответствием их требований взаимного средообразования. Изучение роста и развития, динамики формирования ассимиляционного аппарата, темпов накопления вегетативной массы и других особенностей позволяет раскрыть процесс формирования урожая.
На величину урожая влияет интенсивность фотосинтеза, которая в значительной степени зависит от ассимиляционной поверхности листьев [2; 3; 4; 5]. Прямая связь между величиной площади листьев, продуктивностью ее работы и урожаем отмечалась в работах Г. П. Устенко и А. Н. Кшникаткиной [1; 6]. Однако важна не только величина площади листьев, но и продолжительность периода, в течение которого она сохраняет максимальные размеры и создаются оптимальные условия для высокой продуктивности фотосинтеза.
Одна из задач агротехники - разработка приемов, направленных на увеличение поверхности фотосинтезирующих органов растений, что в известной степени достигается некоторым загущением и уплотнением посевов, т. е. созданием многоярусной архитектоники. В нашу задачу входило изучение величины листовой поверхности растений и определение зависимости формирования урожая от этого показателя. Была исследована динамика образования листовой поверхности посевов и ее продуктивности.
Было выяснено, что кормовые культуры значительно различались темпами формирования листовой поверхности. Приведенные данные показывают, что у ранних яровых культур листовая поверхность достигает максимальных размеров к началу июня. Так, у овса максимальная листовая поверхность сформировалась через 45 дней после всходов (середина июня) - 38,1 тыс. м2/га, а суммарный фотосинтетический потенциал составил 1250 тыс. м2/га * дней (табл. 1).
Поздние яровые культуры по сравнению с ранними имеют более низкие темпы образования листовой поверхности в начале вегетации и максимальную листовую поверхность формируют через 60-70 дней после всходов, причём длительное время она находится в оптимальных размерах. Так, у кукурузы максимальная площадь листьев 61,0 тыс. м2/га сформировалась к началу августа, а суммарный фотосинтетический потенциал за вегетацию составил 2600 тыс. м2/га * дней.
В смешанных посевах по сравнению с одновидовыми структура посева лучше по
Таблица 1
Показатели продуктивности фотосинтеза ранних яровых культур и их смесей
(в среднем за годы исследований)
Дата Вариант опыта
Овес Овес + горох Овес + горох + + подсолнечник Суданская трава + подсолнечник + + ячмень
Площадь листовой поверхности, тыс. м2/га
10. V 6,5 6,6 6,8 4,0
20. V 12,5 13,5 15,6 13,0
30. V 20,7 22,4 27,1 24,5
10. VI 30,5 32,6 35,6 36,4
20. VI 38,1 38,4 42,3 49,3
30. VI 36,3 38,0 46,1 56,5
10. VII - - 49,4 57,5
Фотосинтетический потенциал, тыс. м2/га * дней
1250 1300 1950 2100
Чистая продуктивность фотосинтеза, г/м2 сутки
20,9 24,3 29,6 33,6
Показатели продуктивности фотосинтеза поукосных посевов (в среднем за годы исследований)
Вариант опыта
Дата Кукуруза после озимых Овес + яровой рапс после овса и гороха Суданская трава + подсолнечник + ячмень
после овса и гороха
Площадь листовой поверхности, тыс. м2/га
30. VII 7,0 5,0 6,2
10. VIII 25,0 13,0 13,1
20. VIII 38,6 20,0 17,5
30. VIII 49,0 36,0 34,5
10. !Х 50,6 38,6 35,5
Фотосинтетический потенциал, тыс. м2/га х дней
1500 900 850
Чистая продуктивность фотосинтеза, г/м2 сутки
15,7 23,4 11,8
пространственному расположению листьев, поэтому суммарная листовая поверхность на единице площади выше. Она достигала 57,5 тыс. м2/га у ранней смеси суданская трава + подсолнечник + ячмень.
Поздние культуры и смеси с длинным периодом вегетации формируют фотосинтетический потенциал в 1,5-2 раза выше, чем ранние яровые с коротким вегетационным периодом.
В посевах смесей отмечена и более высокая чистая продуктивность фотосинтеза. Так, в чистом посеве овса этот показатель составил 20,9 г/см2 сутки, а в смеси суданская трава + подсолнечник + ячмень - 33,6 г/см сутки. У кукурузы чистая продуктивность фотосинтеза равнялась 22,1 г/см2 сутки. Повышение продуктивности фотосинтеза в смешанных посевах приводит к существенному увеличению урожая.
В условиях поукосного посева кормовые культуры также формировали значительную листовую поверхность (табл. 2).
Площадь листьев у кукурузы в поукос-ных посевах превышала таковую у овса и рапса на 12,0 тыс. м2/га, или на 23,8 %; а суданской травы с ячменем и подсолнечником - на 15,1 тыс. м2/га, или на 29,8 %. Это сказалось на формировании фотосинтетического потенциала.
Наивысшая чистая продуктивность фотосинтеза отмечена в поукосных посевах овса и рапса. Она составляла 23,4 г/м2 сутки, что выше, чем у кукурузы, на 32,9 % и в 2 раза выше, чем у смеси суданской травы с ячменем и подсолнечником.
Уплотнённые посевы более эффективно использовали продуктивную влагу. В среднем за годы исследований коэффициенты водопотребления для бобово-злако-вых двухкомпонентных травосмесей соста-
вили 70,7.84,3 м3/т; для трехкомпонент-ных травосмесей с подсолнечником - 42,3. 48,1 м3/т; для озимой ржи - 145,7 м3/т; для кукурузы - 71,0 м3/т; для суданской травы -81,1 м3/т; для поукосных посевов -124,0.242,3 м3/т (табл. 3).
Наиболее выгодными с точки зрения эффективности использования влаги были трехкомпонентные травосмеси с подсолнечником. Им несколько уступали двух-компонентные злаково-бобовые травосмеси весеннего срока посева и одновидовые посевы кукурузы и суданской травы. Озимая рожь на зеленый корм и поукосные посевы затрачивали на содержание единицы урожая зеленой массы наибольшее количество влаги.
Исследование зависимости урожайности зеленой массы (у) смешанных посевов как весеннего срока сева, так и поукосных культур показало ее тесную взаимосвязь с влажностью почвы (х).
Зависимость урожайности уплотненных посевов от величины влажности почвы в слое 0,7 метра в период кущения злакового компонента (овса) весеннего срока посева аппроксимировалась уравнениями вида:
- для овсяно-гороховой смеси
у-,= 1244,46 + 19,92х - 0,0793х2 + 0,00172х3;
- для овсяно - гороховой смеси
у2 = 48,53 - 0,755х + 0,00167х2 + 6,75-10"5х3;
- для овсяно - горохово - подсолнечниковой смеси
у3 = -4309,81 + 70,43х + 0,27х2 - 0,00588х3;
- для суданко - подсолнечниково - ячменной смеси
у4= -12461,46 + 204,47х + 0,76х2 - 0,0169х3, где X - влажность почвы, У - урожайность, т/га.
Нива Поволжья № 4 (13) ноябрь 2009 19
Суммарное водопотребление и коэффициенты водопотребления кормовых культур в среднем за годы исследования
Культура Урожайность зеленой Потребление влаги, мм/га Суммарное водо-потреб- Коэффициент водопотреб-
массы, т/га почва осадки поливы ление, мм/га ления, м3/т
Основные весенние посевы
1. Овес + горох 27,1 23,5 42,0 163 228,5 84,3
2. Озимая рожь 15,9 26,7 42,0 163 231,7 145,7
3. Овес + горох 33,0 28,2 42,0 163 233,2 70,7
4. Суданская трава 51,3 36,1 62,7 317 415,8 81,1
5. Овес + горох + подсолнечник 59,0 51,6 42,0 190 283,6 48,1
6. Кукуруза на силос 56,8 32,7 62,7 313 408,4 71,9
7. Суданская трава + подсолнечник + ячмень 73,4 51,5 42,0 217 310,5 42,3
Поукосные посевы
1. Овес + рапс после ржи 21,1 24,9 38,8 1 98 261,7 124,0
2. Ячмень + рапс 19,3 24,9 38,8 1 98 261,7 135,6
3. Овес + горох 10,8 24,9 38,8 1 98 261,7 242,3
4. Суданская трава 2-й укос 20,1 24,9 38,8 198 261,7 130,7
Коэффициенты корреляционных отношений колебались в пределах 0,612-0,778.
Для слоя 1,0 м уравнения соответственно имели вид:
У-, = -1309,55 + 39,39х - 0,37х2 + 0,0011х3; у2 = 375,80 - 11,41х + 0,114х2 - 0,000316х3; у3 = 6034,75 - 182,29х + 1,76х2 - 0,00524х3; у4 = 16335,56 - 489,99х + 4,686х2 - 0,0137х3.
Коэффициенты корреляционных отношений равнялись 0,489...0,862.
После кущения отмечается интенсивный рост злаковых компонентов и начинается рост бобовых культур. Еще в большей степени влияла влажность почвы на рост биомассы смешанных весенних посевов в период стеблевания или выхода в трубку злаковых компонентов. К этому времени отмечается максимальный рост и подсолнечника, и бобовых культур.
Зависимость урожайности зеленой массы весенних смешанных посевов от влажности 0,7-метрового слоя почвогрунта в фазу выхода в трубку аппроксимировалась уравнениями следующего вида:
- для овсяно - гороховой смеси
У! = -615,32 + 9,05х + 0,0741х2 - 0,00107х3;
- для овсяно - гороховой смеси
у2 = -1075,36 + 15,05х + 0,136х2 - 0,00188х3;
- для овсяно - горохово - подсолнечниковой травосмеси
у3 = -1912,02 + 27,15х + 0,223х2 - 0,00315х3;
- для суданко - подсолнечниково - ячменной смеси
у4 = -1893,26 + 26,377х + 0,221х2 - 0,00301х3.
Коэффициенты корреляционных отношений равнялись 0,688.0,955.
Для слоя 1,0 м уравнения соответственно имели вид:
у*1 = -667,46 + 7,19х + 0,136х2 - 0,00147х3; у2 = -1201,92 + 12,45х + 0,246х2 - 0,0026х3; у3 = -2143,97 + 21,89х + 0,436х2 - 0,00455х3; у4 = -2136,17 + 21,39х + 0,43х2 - 0,0044х3.
Коэффициенты корреляционных отношений составляли 0,671.0,952.
Решение уравнений показало, что урожайность зеленой массы смешанных посевов увеличивалась при повышении влажности почвы у злаково-бобовой травосмеси до 80 % НВ и выше. У трехкомпонентных травосмесей наивысшая урожайность получена также при влажности почвы не менее 82.86 %% НВ. С дальнейшим увеличением влажности почвы отмечалось замедление прироста урожайности. Оптимальной влажностью почвы следует считать влажность не ниже 82.86 %о НВ. Это основной фактор получения высокой урожайности зеленой массы смешанных весенних посевов при орошении в Заволжье.
Аналогичная закономерность отмечена и для поукосных посевов.
Зависимость урожайности зеленой массы (у) поукосных посевов от влажности почвы для слоя 0,7 м в период стеблевания аппроксимировалась уравнениями вида:
- для овсяно-рапсовой смеси
у*1 = 4709,49 - 990,18х + 23,21х2 - 0,144х3;
- для ячменно-рапсовой смеси
у2 = -477,08 + 100,84х - 2,36х2 + 0,0147х3;
- для овсяно-гороховой смеси
у3 = -2170,23 - 454,53х + 10,65х2 - 0,0662х3.
Коэффициенты корреляционных отношений равнялись 0,457.0,989.
Для слоя 1,0 м почвогрунта уравнения имели вид соответственно:
у*1 = 806,73 + 2,05х - 0,428х2 + 0,00349х3; у2 = -34,48 + 0,148х - 0,00338х2 + 0,00012х3; у3 = 361,37 + 1,0х - 0,187х2 + 0,00149х3.
Коэффициенты корреляционных отношений равнялись 0,876.0,998.
Судя по коэффициентам корреляционных отношений, для получения урожаев поукосных кормовых культур влага играла еще большее значение, чем в случае весенних посевов травосмесей.
Решение уравнений показало, что для большинства случаев хорошие урожаи по-укосных культур можно получить только при влажности 0,7- и 1,0-метрового слоя не ниже 82.83 % НВ.
В среднем за годы исследований овся-но-гороховая смесь на контроле сформировала урожайность зеленой массы 27,2 т/га (табл. 4). Урожайность озимой ржи после овса с горохом составила 15,9 т/га зеленой массы, а поукосной овсяно-рапсовой смеси - 21,1 т/га.
Если урожайность озимой ржи была ниже контроля на 41,5 %, то сумма травосмесей весеннего срока сева и поукосных посевов превышала овсяно-гороховую смесь
на 36,0 %. Это объясняется ранним скашиванием озимой ржи из-за хозяйственной необходимости.
Общее количество зеленой массы ов-сяно-гороховой смеси вместе с поукосной ячменно-рапсовой травосмесью составило 52,3 т/га, что на 92,3 % выше контрольного варианта. Следует отметить, что овся-но-гороховая смесь весеннего посева составила 63,1 %, а поукосной травосмеси -36,9 % от одновидового посева. Поукосная культура давала солидную прибавку урожая зеленой массы. Кукуруза на силос по сбору зеленой массы с гектара превысила овсяно-гороховую смесь в 2 раза, а суданская трава в сумме за 3 укоса - на 88,6 %.
Трехкомпонентная травосмесь овса, гороха и подсолнечника превысила овсяно-гороховую смесь с среднем за годы исследований на 31,8 т/га, или в 2,16 раза, т. е. введение в травосмесь подсолнечника на 78,7 % повышало ее урожайность. Вместе с поукосным посевом продуктивность орошаемого гектара увеличивалась в этом случае в 2,56 раза. Травосмесь с суданской травой, подсолнечником и ячменем превзошла контрольный вариант по урожайности в 1,7 раза, а вместе с поукосным посевом - в 3,47 раза.
Введение в травосмесь подсолнечника увеличивало сбор зеленой массы на 43,8 %. Наибольшее количество зеленой массы получено за сравнительно короткий период
Таблица 4
Урожайность зеленой массы культур в кормовом севообороте (в среднем за годы исследований)
Различия
№ поля Культуры севооборота Срок посева Урожайность т/га с весенними посевами с весенними и поукосными посевами
т/га % т/га %
1 Овес + горох (контроль) Весна 27,2 - - - -
+ озимая рожь Осень - - - - -
2 Озимая рожь Весна 15,9 -11,3 -41,5 - -
Овес + рапс Поукосно 21,1 - - - -
Всего 37,0 - - 9,8 36,0
3 Овес + горох Весна 33,0 5,8 21,3 - -
Ячмень + рапс Поукосно 19,3 - - - -
Всего 52,3 - - 25,1 92,3
4 Суданская трава 3 укоса Весна 51,3 24,1 88,6 - -
5 Овес + горох + подсолнечник Весна 59,0 31,8 116,9
Овес + горох Поукосно 10,8 - - - -
Всего 69,8 - - 42,6 156,6
6 Кукуруза на силос Весна 56,8 29,6 108,8 - -
7 Суданская трава + подсолнечник + ячмень Весна 73,4 46,2 169,9
Суданская трава 2-й укос 21,1 - - - -
Всего 94,5 - - 67,3 247,4
Нива Поволжья № 4 (13) ноябрь 2009 21
(два месяца) с весенних посевов трехком-понентных травосмесей - 59,0 и 73,4 т/га. За вегетацию в сумме весенних и поукос-ных посевов урожайность на этих вариантах возросла до 69,8 и 94,5 т/га зеленой массы.
Замена овсяно-горохового компонента в трехкомпонентной травосмеси на судан-ко-ячменный увеличивало урожайность на 24,4 %.
Поукосные посевы уступали ранневе-сенним на 29,1; 32,5 и 60,3 %. Несмотря на это, они являлись значительным дополнительным фактором увеличения количества кормов. Ячменно-рапсовая и овсяно-рапсо-вая травосмеси увеличивали продуктивность орошаемого гектара в среднем за годы исследований в севообороте на 15,5; 36,9 и 57,0 %.
Литература
1. Кшникаткина, А. Н. Формирование высокопродуктивных агрофитоценозов новых
кормовых культур в лесостепи Поволжья: автореф. дис. . доктора с.-х. наук / А. Н. Кшникаткина. - Кинель, 2000. - 53 с.
2. Кшникаткина, А. Н. Козлятник восточный / А. Н. Кшникаткина. - Пенза, 2001. -287 с.
3. Кшникаткина, А. Н. Продуктивность козлятника восточного в зависимости от доз минеральных удобрений / А. Н. Кшникат-кина, О. А. Тимошкин // Кормопроизводство. - 2006. - № 7. - С. 17-21.
4. Ничипорович, А. А. Фотосинтез и теория получения высоких урожаев / А. А. Ни-чипорович. - М.: Изд-во АН СССР, 1956. -Т. 15. - 93 с.
5. Оксаненко, А. С. Фотосинтез и урожай / А. С. Оксаненко. - Киев.: Изд-во АН УССР, 1954. - 68 с.
6. Устенко, Г. П. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах как основа формирования высоких урожаев / Г. П. Ус-тенко // Фотосинтез и вопросы продуктивности растений. - М.,1963. - С. 37-70.
