Агробиологическая оценка видовых особенностей и обоснование отдельных приемов возделывания зернобобовых культур в условиях Нечерноземья (стр. 1 )

На правах рукописи

агробиологическая оценка видовых особенностей и обоснование отдельных приемов возделывания

зернобобовых культур в условиях нечерноземья

Специальность 06.01.12 – Кормопроизводство и луговодство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Великий Новгород – 2009

Работа выполнена в Институте сельского хозяйства и природных ресурсов Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

доктор биологических наук, академик РАСХН

Ведущее учреждение: ГНУ «Ленинградский научно–исследовательский

институт сельского хозяйства РАСХН»

Защита диссертации состоится 11 декабря 2009 года в 9.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.168.08 в Институте сельского хозяйства и природных ресурсов Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого по адресу: г. Великий Новгород, ГСП,
. Тел./Е–mail: *****@***ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИСХПР НовГУ г. Великий Новгород, ГСП, ул. Советской Армии, дом 7.

Автореферат разослан «___»___________2009 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

1 Общая характеристика работы

Актуальность темы. Улучшение снабжения населения страны продовольствием является первостепенной задачей, определяющей аграрную программу на современном этапе. Повышение продуктивности животноводства
сдерживается в основном несовершенством кормовой базы, и в частности, несбалансированностью кормовых рационов по переваримому протеину. Поэтому, проблема производства растительного белка относится к числу важнейших (, , ).

Исходя из необходимости создания устойчивой кормовой базы, перед сельскохозяйственным производством стоит задача сосредоточить усилия на решение проблемы кормового белка, в первую очередь за счет расширения посевов зернобобовых культур. Ценность однолетних зернобобовых культур определяется высоким содержанием белка в семенах – от 22 до 40% в зависимости от культуры, что в 2–3 раза больше, чем в зерне хлебных злаков.

Биологическая фиксация азота клубеньковыми бактериями (Rhizobium), находящимися в симбиозе с бобовыми культурами является важным источником получения кормового белка, увеличения плодородия почвы, экономии азотных удобрений и снижения загрязнения окружающей среды. В зависимости от условий и видов растений накопление азота в почве за вегетационный период может достигать 200 кг и более на 1 гектар ().

Советские исследователи провели большую работу по изучению биологии и разработке технологии возделывания зернобобовых культур на семена и зеленую массу. В последние 50 лет вопросам биологии и технологии возделывания этих культур в условиях Нечерноземной зоны значительное внимание , , . Ими изучена биология зернобобовых культур и разработаны способы и приемы их возделывания на семена и зеленую массу в конкретных условиях.

В настоящее время удельный вес однолетних зернобобовых культур в структуре посевных площадей остается низким. Так, в Новгородской области посевы зернобобовых культур составляют 283 га, представлены одним видом – викой посевной, средняя урожайность семян которой составляет 1,37 т с 1 га. В то же время, у нас в области экологически оправдано возделывание люпина узколистного и желтого, кормовых бобов, гороха посевного и полевого, сои. Правильное сочетание посевных площадей этих культур с учетом их биологических требований и климатических условий позволяет получать более высокий сбор белка с гектара кормовых севооборотов.

Стратегия изучения коллекции зернобобовых культур учитывает следующие приоритеты: продвижение производства зернобобовых в более северные широты, рационализацию кормопроизводства, создание экологически устойчивого сельского хозяйства. В связи с этим открываются новые перспективы для «осеверения» сои, расширения биологического и агрономического потенциала люпина за счет окультуривания новых видов, изучения сортовой отзывчивости на инокуляцию активными штаммами ризобактерий, возделывания перспективных сортов зернобобовых культур различных типов использования, приемы возделывания которых в условиях Новгородской области не изучены.

Цель и задачи исследований. Целью наших исследований является сравнительная агробиологическая оценка видов и сортов однолетних зернобобовых культур для выявления наиболее продуктивных, скороспелых и ценных по ряду хозяйственных признаков и обоснование влияния отдельных агротехнических приемов на продуктивность зеленой массы и семян однолетних зернобобовых культур. В соответствии с целью были поставлены задачи:

-  изучить агробиологические особенности коллекций видов люпина, перспективных сортов вики посевной, кормовых бобов, гороха посевного и полевого, сои различного происхождения;

-  установить особенности формирования урожая зернобобовых культур разных типов использования в зависимости от способа посева и инокуляции семян в различных метеорологических условиях;

-  изучить влияние способа посева и инокуляции на рост и развитие, фотосинтетическую и симбиотическую деятельность растений видов люпина, различных сортов кормовых бобов, гороха посевного и полевого, сои;

-  провести комплексную сравнительную оценку урожайности зеленой массы и семян зернобобовых культур при отдельных приемах возделывания;

-  определить агроэнергетическую и экономическую эффективность приемов возделывания и сортов зернобобовых культур.

Научная новизна. Впервые в условиях Новгородской области проведены комплексные исследования по агробиологической оценке однолетних зернобобовых культур из мировой коллекции ГНЦ ВИР им. , по изучению влияния приемов возделывания (инокуляции семян и способа посева) на продуктивность видов и сортов однолетних зернобобовых культур.

Изучена сортовая специфичность кормовых бобов, сои, гороха посевного и полевого на обработку штаммами клубеньковых бактерий. Определены качественные показатели кормовой массы, ее энергетическая ценность, проведена агроэнергетическая оценка сравнительных приемов возделывания и определена экономическая эффективность возделывания сортов зернобобовых культур в условиях Новгородской области.

Теоретическая и практическая значимость работы. На основании комплекса показателей выявлены наиболее продуктивные сорта однолетних зернобобовых культур различного хозяйственного использования, перспективные для условий Северо–запада России. Установленные сортовые особенности формирования урожая зеленой массы и семян позволяют рекомендовать оптимальный способ посева и определенный штамм ризобактерий для сортов разных типов использования зернобобовых культур в условиях Новгородской области.

Результаты исследований были использованы при разработке рекомендаций: «Возделывание однолетних бобовых культур в условиях Новгородской области»

Апробация работы. Основные материалы исследований доложены на: научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов в СПбГАУ (Санкт–Петербург–Пушкин, 1998); Международном совещании «Зернобобовые культуры в современном сельском хозяйстве» (Великий Новгород, 1998); научно-практической конференции «Организация производства энергонасыщенных кормов с полевых земель и лугопастбищных угодий – главный фактор создания прочной кормовой базы (Великий Новгород, 2002); региональной научной конференции «Разнообразие, функционирование, продуктивность и охрана биосистем в Новгородской области» (НовГУ, 2003); 4-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2003); научно-практических конференциях преподавателей, аспирантов и студентов НовГУ им. Ярослава Мудрого (Великий Новгород, 2004–2009); Международной научно-практической конференции, посвященной 150-летию научной и педагогической деятельности профессора (Могилев–Горки, 2005); заседаниях Ученого Совета ФТСХП (2006–2009); Межрегиональной научно-практической конференции НИИСХ (Псков, 2007); 8-й Международной конференции «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2008); юбилейной научно-практической конференции факультета агрономии и лесного хозяйства ВМХА им. (Вологда-Молочное, 2008); региональной конференции «Инновационные технологии возделывания однолетних зернобобовых культур в условиях Новгородской области» (НовГУ, 2009).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 67 работ, из них 7 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, монография, практическое руководство по возделыванию однолетних зернобобовых культур, 13 статей в материалах Международных и Всероссийских научных конференций.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 285 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, материала и методик исследований, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Работа иллюстрирована 76 таблицами, 17 рисунками. Содержит 31 приложение. Библиографический список использованной литературы включает 431 наименование.

Внедрение результатов исследований. Результаты научных исследований автора прошли производственную проверку и внедрены в ряде хозяйств Новгородской области; нашли отражение в монографии (В. Новгород, 2009), а также используются в учебном процессе при подготовке специалистов агрономов в СПбГАУ, НовГУ и при переподготовке кадров в НИППК АПК.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Отзывчивость видов и сортов однолетних зернобобовых культур различного происхождения на разные приемы возделывания (способ посева, инокуляция).

2. Особенности формирования элементов продуктивности растений зернобобовых культур в зависимости от способа посева и инокуляции при различных погодных условиях.

3. Выделение высокоурожайных, высококачественных и адаптивных к условиям Новгородской области видов и сортов зернобобовых культур разных типов использования.

4. Результаты агроэнергетической и экономической эффективности возделывания перспективных сортов зернобобовых культур.

2 материал и методика исследований

В диссертационной работе обобщены результаты многолетних и лабораторных опытов по зернобобовым культурам за период 1994–2008гг.

Длительность проведения исследований позволяют определить адаптивный потенциал изучаемых культур при разнообразии метеорологических условий, характерных для климатической зоны Северо-запада Нечерноземья.

Объектами исследований являлись 108 сортообразцов вики посевной (Vicia sativa L.), 14 сортов кормовых бобов (Vicia faba L.), 8 видов однолетнего люпина: 8 сортов люпина узколистного (L. angustifolius L); 8 сортов люпина желтого (L. luteus L.); 2 сорта люпина белого (L. albus L.); 2 экообразца люпина изменчивого (L. mutabilis); по одному образцу люпина гибридного (L. hybridus), люпина бело-розового (L. albococcineus), люпина элегантного (L. elegans), люпина изящного (L. ornatus); 5 сортов гороха полевого (Pisum arvense L.) и 31 сорт гороха посевного (Pisum sativum L.); 32 сорта сои (Glycine L.) различного происхождения из мировой коллекции ГНЦ ВИР им. .

В основу экспериментальной работы взяты методические указания ГНЦ ВИР имени (1975) и методические указания ВНИИ кормов им. (1985).

Посев зернобобовых культур проводили вручную, размещение – методом рендомизированных повторений, повторность трехкратная. Площадь учетной делянки для каждого сорта – 3 м2.

Способ посева: горох, вика посевная – рядовой, что обеспечило густоту стояния 660 тыс. растений на 1 га; кормовые бобы – широкорядный (45 см) и рядовой – 440 и 660 тыс. растений на 1 га; люпин – широкорядный (45 см) и рядовой – 440 тыс. и 660 тыс. растений на 1 га; соя – черезрядный (30 см) – 330 тыс. растений на 1 га.

В первый год исследований каждой культуры посевной материал получали из ГНЦ ВИР им. . В последующие годы высевали семена собственной репродукции. Сроки посева: вика – II декада мая; кормовые бобы – II декада мая в 2000 году, в остальные годы III декада мая; люпин – III декада мая; соя – III декада мая в 2003, 2006–2008 годах, I декада июня в 2004–2005 году; горох – I декада мая.

В день посева семена обрабатывали ризоторфином: кормовые бобы – штаммы 96 и 97; горох – штаммы 205а и 262б; соя – штамм 634б в 2003–2008 гг., штамм 645б – в 2007–2008 гг. Ризоторфин предоставлен ВНИИСХ Микробиологии.

Биохимический анализ семян и зеленой массы растений зернобобовых культур проведен в САС «Новгородская» (п. Борки) по общепринятым методикам. Оценка энергетической питательности – по методике ВНИИ кормов (1987). Анализ клубеньков на растениях и активный симбиотический потенциал – по методикам (1991, 1983), фотосинтетический потенциал – по методике (1966), экономическую оценку – по методике ВНИИ кормов им. (1995).

Математическая обработка данных проведена с использованием программы Sigma Stat 2.0, Excel 2003, ARM STAT в соответствии с методами вариационной статистики (Доспехов, 1985).

В 1998 и 2000 годах в МУСП «Вяжищи» и Новгородской области были проведены производственные посевы сортов люпина узколистного Немчиновский синий и Дикаф 14 площадью 1,35 га, кормовых бобов сортов Фрибо и Укко площадью 1 га и вики посевной сортов Немчиновская–72 и Белорозовая–109 площадью 1,5 га; в 2007 году – производственные посевы гороха посевного сорта Nord в площадью 1 га; в 2005 и 2008 годах – производственные посевы сои сорта Магева с инокуляцией штаммами 634б и 645б и без инокуляции в общей площадью 2 га.

3 Результаты собственных исследований

3.1 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ урожая ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР В ЗАВИСМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

Рост и развитие растений зернобобовых культур.

Длина межфазных периодов и вегетационный период в целом у различных культур колебались в сортовом разрезе и в зависимости от конкретных условий среды, в том числе и агротехнических приемов – сроков посева, густоты стояния растений, инокуляции.

При инокуляции семян у сои продолжительность межфазных периодов укорачивалась на 3–4 дня в фазу бутонизации и до 7–8 дней в фазу образования бобов. При обработке активными штаммами бактерий фазы вегетации кормовых бобов наступали раньше на 2–3 дня. У гороха разница в наступлении межфазных периодов между контрольным вариантом и обработкой семян ризоторфином была незначительна. При увеличении густоты стояния кормовых бобов разница в наступлении фаз вегетации составляла 4 дня, у люпина–1–2 дня.

Анализ основных фаз вегетации зернобобовых культур показывает, что раньше всех фаза цветения (основная фаза укосной спелости) отмечена у кормовых бобов при рядовом способе посева – на 36 день, у люпина узколистного – на 40–41 день, у люпина желтого – на 43–44 день, у сои при инокуляции – на 45–47 день, у гороха – на 47–48 день, у люпина белого на 50–51 день вегетации.

Созревание зернобобовых культур зависит как от вида, так и от приема возделывания. Наиболее скороспелым был горох (81–82 дня), затем созревали люпин узколистный (94–97 дней), люпин желтый (99–102 дня), кормовые бобы (99–107 дней), вика посевная (103 дня), соя (106–111 дней). Загущение посевов (рядовой способ) как у видов люпина, так и у кормовых бобов ускоряло созревание на 3–4 дня. Инокуляция штаммами ризоторфина у кормовых бобов удлиняла на 3 дня вегетационный период, у гороха и сои укорачивала (табл. 1).

Установлено, что способ посева и инокуляция влияют на продолжительность вегетационного периода зернобобовых культур.

Выявлены сорта наиболее отзывчивые на данные приемы: Кастрычник, Guno, Уть люпина желтого, все сорта люпина узколистного, Суйдинские (Россия), Конские (Китай) кормовых бобов, HC 01478, Амур, Pinochio гороха посевного, Магева, Соер–3, Светлая сои и сортообразцы вики посевной ВИР 436–95, К–36477, 36475, 36584 из Ленинградской области и К–36264, 36263 из Сирии.

Анализируя продолжительность межфазных периодов всходы–цветение, цветение–образование бобов, образование бобов–созревание выявлено влияние метеорологических условий (сумма активных температур и количество выпавших осадков) на их прохождение методом корреляционной статистики.

На скорость прохождения периода всходы – цветение оказала влияние сумма активных температур при разных способах посева у люпина желтого (r = 0,84 и 0,75) и белого (r = 0,91 и 0,88). Высоко достоверная корреляция с суммой активных температур выявлена в период цветение – блестящие бобы (r = 0,91) у люпина узколистного. В этот период достоверная корреляция с количеством выпавших осадков выявлена у люпина белого (r = 0,69 – при широкорядном, r = 0,82 – при рядовом), у люпина узколистного и желтого (r = 0,57 и r = 0,58) при рядовом способе посева. На прохождение периода всходы – созревание оказала влияние сумма активных температур у люпина узколистного при изучаемых способах посева (r = 0,64 и 0,68), у люпина белого – при рядовом (r = 0,54). На основании корреляционных связей построены уравнения регрессии для люпина узколистного:

1.  рядовой способ посева:

ЦБб=3,758+0,042х1–0,0128х2 s=1,573,

широкорядный способ посева:

ЦБб=1,990+0,047х1+0,010х2 s=1,565, где

ЦБб – продолжительность периода цветение – блестящие бобы, дни,

х1 – сумма активных температур, 0С

х2 – количество выпавших осадков, мм

2.  рядовой способ посева:

БбС=–16,081+0,047х1+0,190х2 s=2,888,

широкорядный способ посева:

БбС=–21,2651+0,046х1–0,236х2 s=3,155, где

БбС – продолжительность периода блестящие бобы – созревание, дни

3.  рядовой способ посева:

ВС=22,705+0,036х1 +0,037х2 s=3,710,

широкорядный способ посева:

ВС=15,680+0,040х1 +0,039х2 s=4,407, где

ВС – продолжительность периода всходы–созревание, дни.

Таблица 1– Влияние приемов возделывания на наступление основных фаз вегетации зернобобовых культур, ср. 1994–2008гг

Культура	Вариант опыта	Дней от посева до наступления фазы
способ посева	инокуляция семян	всходы	бутонизация	цветение	образование бобов	созревание
Вика посевная	рядовой	не применялась	11	37	49	57	103
Люпин узколистный	широкорядный	не применялась	11	30	41	63	97
рядовой	не применялась	11	29	40	61	94
Люпин желтый	широкорядный	не применялась	12	32	44	67	102
рядовой	не применялась	12	31	43	65	99
Люпин белый	широкорядный	не применялась	14	37	51	77	115
рядовой	не применялась	14	36	50	75	112
Кормовые бобы	широкорядный	не применялась	10	30	40	59	107
рядовой	не применялась	10	29	36	55	103
Горох	рядовой	контроль	9	30	48	56	82
рядовой	штамм 205а	9	29	47	55	81
рядовой	штамм 262б	9	29	47	56	81
Кормовые бобы	широкорядный	контроль	10	31	44	63	99
широкорядный	штамм 96	10	30	42	60	102
широкорядный	штамм 97	10	30	42	60	102
Соя	черезрядный	контроль	12	41	52	70	111
черезрядный	штамм 634б	11	38	47	63	106
черезрядный	штамм 645б	10	36	45	61	109

У вики посевной выделены тесные связи продолжительности периода всходы–цветение с суммой активных температур (r=0,92) и количеством выпавших осадков (r=0,54). На прохождение периода цветение–образование бобов оказала влияние только сумма активных температур (r=0,96), а на период образование бобов–созревание – количество выпавших осадков (r=0,56).