Размещено на http://allbest.ru

ННЦ „ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК”

УДК 633.3:524.1: 576.8.055.31

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

ВПЛИВ ПІДСІВАННЯ БОБОВИХ ТРАВ НА ПРОДУКТИВНІСТЬ ЛУЧНИХ УГІДЬ У ПІВНІЧНОМУ ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

06.01.12 - кормовиробництво і луківництво

ЄФРЕМОВА ГАЛИНА ВАСИЛІВНА

Київ - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в лабораторії луківництва ННЦ „Інститут землеробства Української академії аграрних наук” протягом 2000-2004 рр.

Науковий керівник:доктор сільськогосподарських наук, професор БОГОВІН Анатолій Власович, ННЦ Інститут землеробства УААН”, головний науковий співробітник лабораторії луківництва

Багаторічним бобовим травам, висіяним у чистому вигляді та в сумішках із злаками як важливого джерела високобілкових трав'яних кормів й фактора зниження їх собівартості за рахунок залучення в продукційний процес найдешевшого симбіотичного азоту, нині приділяється велика увага не тільки в нашій країні, а й у світі.

Тому розробка ефективних заходів підвищення частки бобових в травостоях є однією з важливих проблем сучасної науки та виробництва.

Актуальність теми. Розробці зазначеної проблеми в різні часи було приділено багато уваги науковцями: А.В. Боговіним, В.Г. Кургаком, П.С. Макаренком, М. Т. Ярмолюком, Т.А. Работновим, А.А. Кутузовою та ін. Однак до останнього часу є мало експериментальних даних про можливості підтримання високої частки бобових трав у ценозах шляхом повторного їх підсівання, строки здійснення цього заходу за роками користування та залежно від видової структури вихідного, зокрема, бобово-злакового рослинного угруповання.

Залишається мало з'ясованою роль заміни вихідного бобового компоненту іншими видами бобових трав при повторному підсіванні цієї ж групи рослин і вплив зазначеного заходу на послаблення негативної алелопатичної дії, або так званої їх аутоінтоксикації у ценозах.

До останнього часу надто мало даних про склад фізіологічно-активних речовин як чинника алелопатичного впливу рослин на особливості росту і розвитку видів при сумісному їх зростанні. Названі питання й визначили вибір теми дисертаційної роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Експериментальні дослідження проведені у 2000 - 2004 рр. у лабораторії луківництва ННЦ „Інститут землеробства УААН” та виконувались згідно з НТП УААН “Кормовиробництво”, завдання “Удосконалити енергозберігаючу технологію створення і використання укісно-пасовищних бобово-злакових травостоїв на різних типах кормових угідь для підвищення в них стійкості бобових трав на рівні 35-40% і одержання 50-70 ц/га кормових одиниць (№ держреєстрації 0101U003828).

Мета та завдання досліджень. Мета роботи полягала у виявленні закономірностей формування видової, еколого-біологічної структури та продуктивних властивостей лучноконюшино-злакового травостою залежно від віку та повторного підсівання різних видів бобових трав, встановленні ними (бобовими) виділень основних алелопатично активних речовин і можливостей послаблення аутоінтоксикації рослин в ценозах та розробці ефективних заходів підвищення частки в рослинних угрупованнях бобових компонентів як фактора підвищення продуктивності сіяних лучних угідь і поліпшення якості трав'яних кормів.

Для досягнення цієї мети на вирішення були поставлені такі задачі:

· ідентифікувати основні фізіологічно активні речовини виділень різними видами бобових рослин та встановити ступінь алелопатичної їх дії при сумісному виростанні в рослинних угрупованнях;

· виявити найкращі спорідненні пари бобових трав для заміни по роках при повторному підсіванні з метою одержання від них максимального ефекту в ценозах;

· установити вплив підсівання бобових трав та внесення азотних добрив на формування видової та еколого-біологічної структури травостоїв;

· визначити вплив заміни вихідного бобового компоненту в ценозі іншими видами цієї групи рослин на їх участь в травостої та продуктивність лучних угідь, якість корму, нагромадження симбіотичного азоту та рівень компенсації ним азоту мінеральних добрив, а також на накопичення кореневої маси та зміни елементів родючості грунту;

· дати енергетичну та економічну оцінку збагачення лучних ценозів шляхом підсівання бобових трав із заміною в часі вихідного бобового компоненту іншими видами рослин цієї ж групи.

Об'єкт дослідження - процес формування видової, еколого-біологічної структури та продуктивності бобово-злакових лучних травостоїв залежно від строків підсівання за роками різних видів бобових компонентів на сінокісних угіддях.

Предмет дослідження - видова та еколого-біологічна структура травостою, продуктивність та якість корму, алелопатичний стан та родючість ґрунту, бобово-злакові та злакові травосумішки.

Методи досліджень - польовий і лабораторний з використанням візуального - для встановлення фенологічної змінності рослин і рослинних угруповань, вимірювально-вагового - ботанічного складу, продуктивності; хроматографії - для визначення фізіологічно активних речовин (фенолів, амінокислот); спектрофото-метрії з використанням комп'ютерного забезпечення - вмісту органічних та мінеральних елементів в трав'яній масі; хімічний - агрохімічних і фізико-хімічних властивостей грунтів; статистичний - достовірності одержаних результатів дослід-жень; розрахунково-порівняльний - економічної та енергетичної ефективності заходів подовження продуктивного довголіття бобово-злакових травостоїв.

Наукова новизна результатів досліджень полягає у встановленні в умовах північного Лісостепу на темно-сірих опідзолених крупнопилувато легкосуглинкових грунтах особливостей формування видової та еколого-біологічної структури лучноконюшино-злакового травостою та участі в ньому бобових компонентів за різних строків їх підсівання за роками в дернину і їх впливу на продуктивність фітоценозів, якість корму, нагромадження симбіотичного азоту й рівні компенсації ним азоту мінеральних добрив.

Ідентифіковано фізіологічно активні речовини виділень з надземних і підземних органів бобових трав та їх вплив на інші види цієї ж групи рослин при сумісному їх зростанні та вперше стосовно для лучних угідь встановлено та на рівні прояву фізіологічно активних речовин рослинних виділень обґрунтовано найкращі пари бобових трав для заміни їх в травостоях за повторного підсівання в часі, що дозволяє істотно послабити негативний алелопатичний фон (аутоінтоксикації бобових рослин) в ценозах та підвищити ефективність заходів по збагаченню рослинних угруповань бобовими видами трав. бобовий підсівання травостой

З'ясовані особливості росту і розвитку бобових рослин в рік підсіву в дернину та їх дольову участь в продукційному процесі фітоценозів, що дозволяє прогнозу-вати їх ефективність в часі та удосконалити строки здійснення заходу з підсівання.

Практичне значення результатів досліджень полягає в розробці рекомендацій щодо поліпшення лучних угідь шляхом застосування підсівання в дернину бобових трав, які дозволяють істотно подовжити за роками участь бобових компонентів в травостоях на рівні 35-40%, отримувати по 60-70 ц/га кормових одиниць та 11-12 ц/га сирого протеїну, підвищити вміст перетравного протеїну в кормовій одиниці з 80-90 до 110-120 г за рахунок збільшення об'єму азотфіксації бобовими в травостої та заощаджувати щорічно 100-125 кг/га азоту мінеральних добрив.

Основні результати досліджень у 2004-2005 рр. пройшли виробничу перевірку і впроваджені у СВК „Перемога” Хорольського району Полтавської області на загальній площі 115 га.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійним дослідженням здобувача. Автором за темою роботи опрацьовано вітчизняні та зарубіжні літературні джерела, визначено напрям досліджень, проведені польові та лабораторні дослідження, опрацьовано та проаналізовано отриманий експерименталь-ний матеріал, сформульовано основні положення, висновки та рекомендації виробництву дисертаційної роботи, проведено впровадження результатів досліджень у виробництво, підготовлено до друку статті за темою дисертації.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень та основні положення роботи оприлюднені та обговорені на науково-практичних конференціях молодих вчених „Стабілізація землекористування та сучасні агротехнології” 24-26 листопада 2003 р. (Чабани, 2003 р.), „Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан та перспективи” (Вінниця, 2004 р.) та на засіданнях лабораторії луківництва і методичної комісії з питань землеробства та рослинництва Національного наукового центру „Інститут землеробства УААН” (Чабани, 2000 - 2004 рр.).

Публікації результатів досліджень. За матеріалами дисертації опубліковано 7 наукових праць, з них 5 - у фахових виданнях.

Обсяг і структура роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, семи розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних джерел та додатків. Вона викладена на 242 сторінках, включає 38 таблиць, 19 рисунків і 35 додатка. Список цитованих джерел охоплює 341 найменувань, з них 31 латинським шрифтом.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

РОЗДІЛ 1. ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ БОБОВИХ ТРАВ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ ЛУЧНИХ УГІДЬ ТА ПОЛІПШЕННЯ ЯКОСТІ КОРМУ (Огляд літератури)

На підставі критичного аналізу даних літературних джерел вітчизняних і зарубіжних авторів всебічно висвітлена роль бобових трав у підвищенні продуктивності лучних угідь і поліпшенні якості корму та основні шляхи створення високопродуктивних бобово-злакових травостоїв.

Розглянуто принципи добору видів трав і травосумішок для створення сіяних ценозів, роль підсівання бобових трав у старосіяні травостої, особливості їх удобрення та використання. Досить ґрунтовно розкриті причини пригнічення бобових рослин і можливості подолання аутоінтоксикації їх в рослинних угрупованнях на лучних угіддях, зокрема пригнічуючої дії фізіологічно активних речовин. Висвітлені невирішені питання та обґрунтовано вибір теми дисертації.

РОЗДІЛ 2. УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Вирішення поставлених у дисертації задач здійснено нами в польовому досліді, який проведено впродовж 2000-2004 рр. у дослідному господарстві „Чабани” ННЦ „Інститут землеробства УААН” Києво-Святошинського району Київської області. Грунт на дослідній ділянці темно-сірий опідзолений крупнопилувато легкосуглинковий з вмістом у 0-20 см шарі гумусу - 2,4%, лужногідролізованого азоту - 10,2 мг, рухомого фосфору - 29,4 мг, обмінного калію - 32,7 мг на 100 г сухого ґрунту, рН (сольовий) - 6,5.

Розмір посівної ділянки 20 м², облікової - 15 м², повторність чотириразова. Фон удобрення - Р₆₀К₁₂₀. На двох варіантах злакового травостою в досліді з метою встановлення розміру нагромадження симбіотичного азоту додатково вносили ще й азотні добрива в дозі N₇₅ і N₁₅₀.

Лучноконюшино-злакова травосумішка, що складалася із тимофіївки лучної Аргента - 6 кг/га, костриці лучної Евола - 8 кг/га, стоколосу безостого Вишгородсь-кий - 10 кг/га, конюшини лучної Маруся - 10 кг/га була висіяна навесні 2000 р. під покрив пажитниці багатоквіткової сорту Еней з нормою висіву 7 кг/га.

Підсів бобових трав у досліді здійснювали навісною дисковою сівалкою СН-16 на другому та третьому роках користування травостоями. Підсівання проводили районованими сортами: конюшини лучної - Маруся, з нормою висіву 8 кг/га, лядвенцю польового - Монастирецький (6 кг), конюшини повзучої - Гігант білий (3 кг), люцерни посівної - Ольга (8 кг/га).

Фосфорні добрива (Р₆₀) вносили в один строк навесні; калійні (К₁₂₀) і азотні (N₇₅ і N₁₅₀) - рівними частинами в два строки: навесні і після першого відчуження травостою. Використання травостою триукісне. Збирання урожаю у першому укосі проводили у фазі бутонізації бобових - колосіння злаків, отав - через 35-45 днів. Скошування травостою проводили мотокосаркою МФ-70 на висоті 5-6 см.

Погодні умови в роки досліджень були в цілому сприятливими для отримання високих врожаїв багаторічних бобових трав, за виключенням несприятливого зимового періоду 2002-2003 рр., коли конюшина лучна і повзуча майже повністю випала з травостою, а лядвенець польовий і люцерна посівна значно зрідились.

Флористичний склад травостою по варіантах визначали за А.П. Шенниковим (1964), екологічний та біоморфологічний аналіз здійснювали за А.В.Боговіним, А.П.Травлеєвим (2003) з використанням ідей Л.Г. Раменського (1938), О.Л. Бельгард (1950), Т.О. Работнова (1974).

Облік урожаю зеленої маси в досліді проводили укісним методом за методикою ВІК (1971). Вміст абсолютно сухої речовини у зеленій масі визначали ваговим методом - шляхом висушування у термостаті при температурі 100-105⁰С до постійної ваги; кількість підсіяних бобових компонентів визначали шляхом підрахунку кількості пагонів на фіксованих діляночках розміром 50х50 см; накопичення бобовими травами біологічного азоту та рівень компенсації ним мінерального азоту визначали методом різниці за методикою ВІК (1971, ч. 1).

Облік маси коріння проведено в кінці вегетаційного періоду на п'ятому році використання травостою рамковим методом за Станковим (1964).

Хімічний склад надземної і підземної маси визначали методом спектро-фотометрії на інфрачервоному аналізаторі NIR Systems - 4500. Вміст безазотистих екстрактивних речовин (БЕР) - відніманням від 100% вмісту сирих протеїну, жиру, клітковини і золи.

Вихід кормових одиниць розраховували за даними хімічного аналізу корму з використанням довідникових коефіцієнтів перетравності і продуктивної дії поживних речовин за Ф.І Очеретько (1964).

Агрохімічні показники грунту визначали при закладці досліду та в кінці проведення досліджень за загально прийнятими методиками, а саме вміст гумусу - за Тюріним, рН (сольовий) - потенціометричним методом, вміст лужногідролізо-ваного азоту - за Корнфілдом, рухомих форм фосфору і калію - за Чіріковим.

Визначення алелопатичної активності бобових компонентів, а саме - конюшини лучної, конюшини повзучої, лядвенцю польового та люцерни посівної, підсіяних у лучноконюшино-злаковий травостій на 2-му році користування, проводилось методом біологічних тестів (А.М. Гродзинський, 1965, 1973). Біотести: крес-салат, конюшина лучна, лядвенець польовий та люцерна посівна. Алелопатичний вплив визначали за темпами росту коріння зазначених рослин.

Виділення фенольних речовин з надземної маси та коренів рослин проводили за методом Л. П. Олександрової, В.І. Осипової (1985) з послідуючим визначенням їхнього сумарного вмісту з реактивом Фоліна-Чокальта спектрофотометричним методом на Specol - 24 ( К. В. Новожилова, С.Л. Тетерева, 1976).

Алелопатичну активність ґрунту визначали методом прямого біотестування тих же рослин (А.М. Гродзинський, Є.Ю. Кострома, Т.С. Шроль, І.Г. Хохлова, 1990), якісний та кількісний вміст амінокислот та фенолкарбонових кислот у ґрунті - за методикою А.М. Гродзинського, С.О. Горобець, Л.І. Крупа (1988).

Математичну обробку одержаних урожайних даних проведено методом дисперсійного аналізу ( Б.О.Доспєховим, 1979).

Економічну оцінку ефективності використання травостоїв розраховували згідно з технологічними картами за методикою ВІК (1971), енергетичний аналіз проводили за О.К. Медведовським та П.І. Іваненко (1988).

РОЗДІЛ 3. ВПЛИВ ПІДСІЯНИХ БОБОВИХ ТРАВ НА ФОРМУВАННЯ ВИДОВОЇ ТА ЕКОЛОГО-БІОЛОГІЧНОЇ СТРУКТУРИ ШТУЧНИХ БОБОВО-ЗЛАКОВИХ І ЗЛАКОВИХ ФІТОЦЕНОЗІВ

Встановлено, що приживання підсіяних бобових трав в рослинному угрупованні та їх вплив на формування видової та еколого-біологічної структури залежить не тільки від погодних умов, але й від вихідного складу травостою та еколого-біологічних особливостей видів і характеру взаємовідносин між ними в ценозах.

Дослідження показали, що при створенні сіяних бобово-злакових травостоїв на першому році користування (в рік сівби) дольова участь в проективному покритті бобових становила 32-38%, різнотрав'я - 35-40% і злаків - 26-30%. На другому році користування (другий рік життя трав) явне домінування отримали бобові (71-81%), на третьому - злаки (51-62 %) (рис. 1).

Підсіяні бобові компоненти в дернину на другому та третьому роках користування вихідного лучноконюшино-злакового травостою в рік підсіву перебували переважно у ювенільному стані (у фазі 2-3 листочків) і практично не брали участь у формуванні продуктивності угідь, і лише починаючи з другого і в наступні роки спостерігалося зростання врожайності травостою. У цей час кількість бобових в урожаї порівняно з варіантом без підсівання збільшилася на 6-11%, загальна кількість їх досягала 27-38%. Більший приріст урожайності забезпечили лядвенець польовий та люцерна посівна. Ефективність підсівання конюшини повзучої в значній мірі залежав від погодних умов і насамперед забезпечення вологою.

За еколого-біологічною структурою сіяних ценозів всі рослинні угруповання у перші п'ять років користування за проективним покриттям на 64-75% складалися з багаторічних трав - полікарпиків (7-9 видів), на 25-36% одно-дворічників - монокарпиків (3-4 вида), з яких 8-17% припадало на дворічники і 15-27% однорічники.

Багаторічники найбільшу участь в травостої забезпечили на другому - п'ятому роках користування, при цьому на другому-третьому переважно за рахунок бобових, а наступні роки - сіяних злакових трав. Спалах кількості монокарпиків спостерігався лише в рік сівби до першого укосу. В усі роки в рослинних угрупованнях переважали напіврозеткові види, а за типом підземних пагонів - коротко-кореневищні рослини.

На каудексові, тобто рослини з одерев'янілими в тій або іншій мірі нижніми багаторічними частинами пагонів, у трав'янистому покриві припадало за кількістю видів від 12 до 25%, а за проективним покриттям від 6 до 16%. За типом кореневої системи в бобово-злакових травостоях переважали китицеві та стрижневокитицеві рослини.

За кліматичними життєвими формами (за Раунк'єром) як у бобово-злаковому, так і злаковому травостоях домінуюче положення займали гемікриптофіти, тобто рослини з приземним розміщенням бруньок відновлення, при незначній домішці геофітів - рослин з розміщенням бруньок відновлення в ґрунті, що найбільш повно відповідає біоморфологічним спектрам рослинності помірно-континентального та достатньо вологого й прохолодного клімату. Однорічники (терофіти) в усіх ценозах у значній кількості представлені лише в рік посіву: на бобово-злаковому від 27-33% та на злаковому - 37-40% і в рослинному покриві складали тимчасову групу, пов'язану з періодом найбільшого порушення грунту. Підсівання різних видів бобових трав на другому та третьому роках сприяло збільшенню в ценозах гемікриптофітів як основних ценозоутворювачів.

Основна кількість видів (41-55%) відноситься до лучного типу рослинності, від 16 до 20% - до лучно-степового та - 18% до рудерального (бур'янів). Підсівання бобових або внесення на злаковий травостій азотних добрив істотно збільшило в структурі ценозів рослин лучного типу.

По відношенню до вологозабезпечення в першому році після створення сіяних травостоїв у середньому по всіх варіантах домінуюче положення займали мезофіти -70% (рис. 2). З роками кількість їх за проективним покриттям поступово зменшилась і на п'ятому році знизилась до 37%, а ксеромезофітів зростало до 63%. За відношенням до родючості грунту - травостої в основному представлені мезотрофами (69 %) та мегатрофами (31%). Кількість підсіяних бобових компонентів у непорушену дернину лучно-конюшино-злакового травостою зменшилась з роками користування. Найбільша кількість бобових в середньому за два укоси відмічена при підсіванні на 2-му (до 32-45 шт./м²) і на 3-му році користування (до 40-87 шт./м²), а конюшини повзучої - до 202 шт./м². Заміна вихідного бобового виду у лучноконюшино-злаковому травостої іншими видами цієї ж групи рослин сприяла збільшенню кількості їх особин у травостої.

Встановлено неоднаковий алелопатичний вплив вихідного бобового компоненту в сумішці на повторно підсіяні рослини цієї родини (рис. 3). Найбільшу гальмуючу дію на інші види бобових трав справляли люцерна посівна і конюшина лучна.

Впродовж вегетаційного періоду у всіх видів бобових культур найбільша інгибуюча активність витяжок як з надземної, так і кореневої маси на тест-об'єктах спостерігалася у фазу бутонізації рослин, яка до фази плодоношення істотно знизилася. Серед різних видів бобових найменшою інгибуючою активністю, а в окремі фази (відростання, бутонізації і плодоношення) навіть стимулюючою дією вирізнявся лядвенець польовий.

Найбільший пригнічуючий вплив на ріст корінців конюшини лучної, конюшини повзучої і люцерни посівної мали водні витяжки з коріння цих культур, витяжки з надземної маси зазначених культур - на лядвенець польовий. Заміна у лучноконюшино-злаковому травостої вихідного бобового компонен-ту іншими видами бобових трав поліпшує умови росту підсіяних бобових видів в ценозах. Найкращим компонентом за алелопатичними властивостями при заміні конюшини лучної у лучноконюшино-злаковому травостої є лядвенець польовий.

Вища фітотоксичність ґрунту в фітоценозі з люцерною посівною чи люцерною з підсіванням конюшини лучної спостерігалася у фазу відростання та бутонізації зазначених культур, нижча у рослинних угрупованнях з конюшиною лучною з підсіванням лядвенцю польового у фазу плодоношення.

Найменша кількість фенольних речовин відмічена у витяжках з надземної маси рослин і коріння у фазі відростання трав (табл. 1). У фазі бутонізації ці сполуки інтенсивніше нагромаджувались в надземній масі - на 25-95%, а в кореневій масі - в 1,7-2,9 раза порівняно з фазою відростання. Кількість фенольних речовин у фазі плодоношення в надземній масі значно знизилась, а кореневій до кінця вегетації вміст перевищило на 20-40%. У грунті найбільше фенольних сполук, в першу чергу фенолкарбонових кислот особливо з групи оксикоричневих кислот - кумарових і ферулових було у весняний період, до кінця вегетаційного періоду кількість їх зменшилась.

На початку вегетації відмічено найбільший вміст амінокислот в ґрунті під бобовими рослинами і насамперед з під конюшини повзучої та люцерни посівної. Кількість їх на зазначених варіантах перевищила контроль на 40,3-56,3%, що також може мати певну алелопатичну дію.

Таблиця 1

Вміст фенольних речовин у надземній і кореневій масі бобового компоненту травостою, мг/г сирої речовини

Примітка: * - бобові види підсіяні в дернину на другому році користування у чисельнику - фенольні речовини з надземної маси, у знаменнику - з кореневої.

РОЗДІЛ 4. ПРОДУКТИВНІСТЬ БОБОВО-ЗЛАКОВИХ ТРАВОСТОЇВ ЗАЛЕЖНО ВІД СТРОКІВ ПІДСІВАННЯ ТА ЗАМІНИ В НИХ БОБОВИХ КОМПОНЕНТІВ