Приемы адаптивной технологии выращивания чумизы в одновидовых и поливидовых посевах в сухостепной зоне Поволжья

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

Приемы адаптивной технологии выращивания чумизы в одновидовых и поливидовых посевах в сухостепной зоне Поволжья

специальность 06.01.09. - растениеводство

кандидата сельскохозяйственных наук

Летучий Сергей Владимирович

Саратов 2009

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» в 2005-2007 гг.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор ШЕВЦОВА Лариса Павловна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор ШАДСКИХ Владимир Александрович

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник ТРОФИМОВА Валентина Ивановна

Ведущая организация: ГНУ Краснокутская селекционно-опытная станция

Защита состоится «_25_»_декабря_2009 года в _13.00 часов на заседании диссертационного совета Д.220.061.05 при ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» по адресу: 410012, Саратов, Театральная площадь, 1 СГАУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова».

Автореферат разослан «_25_»__ноября_2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного советаН.А. Пронько

чумиза высев агротехнология ростостимулирующий

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Чумиза - Panicum italicum - итальянское, китайское или головчатое просо является ценной и перспективной культурой для засушливого степного Поволжья, что обусловлено весьма высоким биологическим продуктивным потенциалом растения, универсальностью его использования, неприхотливостью к условиям произрастания. К сожалению, культура мало распространена и в большинстве случаев ее урожайность в производственных посевах далеко не соответствует ее биологическому потенциалу, что свидетельствует о недостаточной изученности адаптивных агробиологических свойств культуры, отсутствии сортового разнообразия и эффективных, конкретизированных агротехнологий ее выращивания. Развитие устойчивого и эффективного отечественного кормопроизводства с учетом требований продовольственной и экологической безопасности страны предполагает максимальное использование биологического продуктивного и средообразующего растительного потенциала и совершенствование технологии создания высокопродуктивных кормовых агроценозов. В этом отношении исследования биологических особенностей чумизы в конкретных почвенно-климатических условиях и разработка основных элементов технологии ее возделывания, направленных на формирование максимальной урожайности зерна и зеленой массы вполне актуальны и своевременны.

Цель и задачи исследований. Цель исследований - разработка и обоснование оптимальных сроков, способов, норм высева, применения ростостимулирующих препаратов в предпосевной обработке семян и создание ее поливидовых посевов в условиях сухостепной зоны Саратовского Заволжья, способствующих получению урожаев зерна не менее 2,5-3,3 т/га и зеленой массы - до 35-40 т/га и более.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

- провести сравнительную оценку продуктивности чумизы, проса и суданской травы;

- изучить особенности роста и развития растений чумизы в зависимости от сроков, способов, норм высева и соотношения компонентов в смешанных агроценозах;

- определить оптимальные агробиологические параметры высокопродуктивных агроценозов чумизы в чистых и смешанных посевах;

- изучить фотосинтетическую деятельность чумизы в зависимости от условий и приемов выращивания;

- выявить эффективность предпосевной обработки семян чумизы ростостимулирующими препаратами;

- провести анализ биоэнергетической и экономической эффективности рекомендуемых технологических агроприемов выращивания чумизы на зерно и зеленую массу в одновидовых и поливидовых посевах.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты сравнительной оценки продуктивности чумизы, проса и суданской травы в условиях сухостепной зоны Саратовского Заволжья;

- особенности роста, развития и продуктивность чумизы в зависимости от основных элементов технологии возделывания - сроков посева, способов и норм высева, применения ростостимулирующих препаратов в предпосевной обработке семян;

- показатели фотосинтетической продуктивности чумизы в одновидовых и поливидовых посевах;

- биоэнергетическая оценка и экономическая эффективность различных агротехнических приемов возделывания чумизы.

Научная новизна исследований. Впервые на темно-каштановых почвах сухостепной зоны Саратовского Заволжья изучен ход продукционных процессов чумизы в одновидовых и поливидовых посевах чумизы, определены оптимальные параметры сроков, способов и норм высева культуры при выращивании на зерно и зеленую массу, установлено оптимальное соотношение компонентов в смешанных посевах с чумизой.

Практическая значимость работы. Внедрение усовершенствованных и разработанных приемов выращивания чумизы в одновидовых и поливидовых посевах обеспечивает в условиях сухостепной зоны Саратовского Заволжья формирование урожайности зерна на уровне 2,85-3,35 т/га и высококачественной зеленой массы - 36,0-41,5 т/га с экономическим эффектом: условно чистым доходом до 8032 руб. с 1 га и уровнем рентабельности до 171%.

Реализация результатов исследования. Результаты исследований по срокам, способам и нормам высева чумизы прошли производственную проверку на полях Краснокутского и Федоровского районов Саратовской области на площади 120 га. Прибавка урожая на черезрядных посевах по сравнению с обычным рядовым составила 0,26 т/га зерна и 4,8 т/га зеленой массы, а дополнительный чистый доход составил 1578 и 942 руб./га соответственно.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов СГАУ им. Н.И.Вавилова (2006 г.), Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 119-й годовщине со дня рождения Н.И.Вавилова (Саратов, СГАУ, 2006), Всероссийской научно-практической посвященной 120-й годовщине со дня рождения Н.И.Вавилова (Саратов, 2007).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 6 работ, в том числе 1 статья в журнале по перечню ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 188 страницах компьютерного текста, включает 55 таблиц, 15 рисунков. Состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, списка литературы и 52 приложений. Список литературы включает 275 наименований, в том числе 11 зарубежных авторов.

Содержание работы

Условия проведения опытов и методика исследований

Экспериментальная работа выполнялась на территории ООО «Александрия» Краснокутского района Саратовской области с 2005 по 2007 гг.

Климат зоны проведения исследований резко континентальный, с недостаточным количеством осадков и частой повторяемостью засух. Почва опытного поля - темно-каштановая, среднемощная, тяжелосуглинистого гранулометрического состава с содержанием гумуса в пахотном слое 2,6-3,05%, гидролизуемого азота 3,0-3,5 мг, подвижного фосфора - 2,2-4,4 мг на 100 г почвы, доступного калия (из 1%-ной углеаммонийной вытяжки) - 35 мг на 100 г, рН - 7,4.

Погодные условия 2005-2007 гг. отличались существенным разнообразием, но в целом они были характерными для сухостепного Саратовского Заволжья: 2005 г. - засушливый (ГТК за V-VIII - 0,58); 2006 г. - среднезасушливый (ГТК за V-VIII - 0,72) и 2007 г. - резко сухой (ГТК за V-VIII - 0,51). В качестве объектов исследований использовали сорта чумизы Стачуми 1, проса Саратовское 10, суданской травы - Саратовская 1183 и нута - Заволжский.

В соответствии с программой исследований были проведены следующие полевые опыты:

Схема опыта 1. Влияние сроков посева на динамику продукционных процессов и урожайность чумизы.

Варианты: 1 - первый срок посева при прогревании посевного слоя почвы на 8-10єC; 2 - второй срок посева через 10 дней после первого высева; 3 - поздний посев - через 20 дней после первого высева. Посев осуществляли обычным рядовым способом с нормой высева 2,5 млн всхожих семян на 1 га. Площадь посевных делянок 180 мІ при 4-х кратной повторности, площадь учетных делянок 72 мІ. В опыте 12 делянок, размещение повторностей и вариантов систематическое в один ярус.

Схема опыта 2. Влияние способов и норм высева на продукционные процессы и урожайность зерна и кормовой массы чумизы.

Варианты: 1 - обычный рядовой посев с нормами высева 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 млн всхожих семян на 1 га; 2 - рядовой посев с шириной междурядий 0,3 м с высевом семян теми же нормами; 3 - широкорядный посев с междурядьями 0,45 м с теми же нормами высева. Площадь посевных делянок 180 мІ, учетных 72 мІ, повторность 4-х кратная. Размещение вариантов систематическое, одноярусное.

Схема опыта 3. Изучение особенностей ростовых процессов и продуктивности чумизы в смешанных посевах с нутом.

Варианты: 1 - одновидовые посевы чумизы (3,0 млн) и нута (1,0 млн); 2 - смешанные посевы чумизы с нутом в соотношении норм высева 2,5 млн штук семян злака и 0,5 млн всхожих семян бобового компонента; 3 - смешанный посев чумизы с нутом с нормой высева злака 2,0 млн, нута - 1,0 млн всхожих семян на 1 га; 4 - смешанный посев чумизы с нутом с нормами высева злака 3,0 млн, нута 0,5 млн штук семян на 1 га и 5 - смешанный посев с нормой высева чумизы 3 млн и нута 1,0 млн шт./га.

Срок посева ранний, т.е. при прогревании почвы на 8-10єC, высев сеялкой СЗТ-3,6 обычным рядовым способом. Площадь посевных делянок 360 мІ, учетных - 234 мІ при 4-х кратной повторности.

Схема опыта 4. Влияние бактериальных и ростостимулирующих препаратов на продукционные процессы и урожайность чумизы.

Варианты: 1. - Контроль (семена обработаны водой); 2 - Экстрасол; 3 - Селенат натрия; 4 - Молибден; 5 - Экстрасол + селенат натрия + молибден.

Полевой опыт проводили в 4-х кратной повторности с учетной площадью делянок 25 мІ. Семена чумизы за 16-18 часов до посева обрабатывали 0,05% водным раствором молибдата аммония, селенатом натрия с концентрацией 10^-6% и экстрасолом с концентрацией 1% из расчета 2 л раствора на 1 т семян.

Схема опыта 5. Сравнительная оценка чумизы, суданской травы и проса обыкновенного по зерновой и кормовой продуктивности. Варианты: 1 - посев чумизы, с нормой высева 2,5 млн/га всхожих семян; 2 - посев суданской травы, с нормой высева 1,6 млн/га и 3 - посев проса обыкновенного, с высевом 3,5 млн/га всхожих зерен. Высев культур производили в традиционные сроки для данной группы растений, обычным рядовым способом. Посевные площади делянок составляли по 360 мІ, учетных - 234 мІ, повторность - 4-х кратная.

Полевые опыты сопровождались следующими наблюдениями и исследованиями: фенологические и биометрические наблюдения, динамика линейного роста, полевая всхожесть семян и густота стояния растений - по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1971, 1985); площадь листьев определяли весовым методом (метод высечек) - по А.А. Ничипорович (1961); фотосинтетический потенциал (ФП) - по А.А. Ничипорович (1961); ЧПФ - по М.К. Каюмову; наблюдения за динамикой плодообразования - по Н.Н. Кулешову (1964); засоренность посевов и структура урожая - по методике Госсортсети; учет биологической урожайности - методом пробного снопа, с пересчетом данных на кондиционную влажность и 100%-ную чистоту; уборку и учет фактического урожая проводили сплошным поделяночным способом с переводом полученных данных к кондиционной влажности и 100%-ной чистоте;

- анализ химического состава растительных проб и зерна: общий азот по Кьельдалю (ГОСТ 13496-93), белок по В.Г.Рядчикову (1978) - ГОСТ 10846-74, наличие жира определяли методом Сокслета. Для определения клетчатки пробы обрабатывались кислотой, затем щелочью, а после этого спиртом и эфиром. Содержание золы определялось путем сухого озоления;

- статистическая обработка урожайных данных выполнена по методике Б.А.Доспехова (1985) методом дисперсионного анализа на ПЭВМ с использованием Excel 97, Statistica 6.0. Полученный цифровой материал находится в пределах достоверности;

- биоэнергетическую оценку и экономическую эффективность технологических приемов выращивания чумизы, проводили по методикам Всероссийского института кормов имени В.Р.Вильямса (1989, 1995) и ВАСХНИИЛ (1983, 1989).

Результаты исследований

Полнота всходов и сохранность растений

Полнота всходов - важный показатель адаптивности культуры, один из основных элементов структуры фитоценоза. Всхожесть семян чумизы в лабораторных условиях была максимальной при температурном режиме 28-30єC и для семян с массой 1000 зерен 4,5 г она составила 96% (табл.1).

1. Лабораторная всхожесть семян чумизы в зависимости от их массы и температурного режима (в среднем за 2005-2007 гг.)

Масса 1000 зерен, г	Лабораторная всхожесть, в % (8 дней)
	температура проращивания, єC
	4-6	8-10	12-14	16-18	20-22	24-26	28-30	32-34	36-38	40-42
1,5 2,5 3,5 4,5	2 6 7 12	11 16 19 26	36 42 46 51	64 70 74 76	68 74 77 84	70 82 88 92	72 84 90 96	62 76 73 64	23 31 46 18	не проросли

Более высокий температурный режим 32-34; 36-38єC заметно снижал всхожесть. Наименьшей лабораторная всхожесть оказалась у фракций семян с массой 1000 зерен 1,5 и 4,5, т.е. у самых мелких и самых крупных семян взятых для изучения.

В полевых опытах начало появления всходов на ранних посевах (при прогревании 10-ти сантиметрового слоя почвы до 8-10°C) отмечалось на 6-8 день после посева, а полные всходы (более 75%) были отмечены на 16-20-й день после высева культуры.

Полнота всходов на ранних посевах в зависимости от нормы высева колебалась от 76,1% (норма высева 2,5 млн) до 76,5% (норма высева 3,5 млн всхожих семян на 1 га). При затягивании сроков высева культуры на 10 дней заметно сокращался период от посева до появления полных всходов (в 2007 г. до 14 дней), однако полнота всходов оставалась на уровне показателей ранних сроков посева (табл.2). Запаздывание с высевом культуры на 20 дней после ранних посевов заметно сокращало число дней от посева до формирования полных всходов, и снижало полноту всходов, в отдельные годы до 67,3-68,7, против 74,8-75,6% при раннем посеве культуры.

В опытах с различной густотой посева прослеживается повышение полевой всхожести при наибольшем загущении высеваемых семян в рядке.

2. Формирование всходов чумизы при разных сроках и нормах высева, в среднем за 2005-2007 гг.

Срок посева t° посевного слоя почвы	Норма высева млн шт./га	Появление всходов
		единичные	начало (>10%)	полные (>75%)
		дней от посева	всходов в % от нормы высева	дней от посева	всходов в % от нормы высева	дней от посева	всходов в % от нормы высева
Ранний (8,8-12,6°C)	2,5 3,5	7 7	6,5 6,2	10 10	11,5 11,9	18 18	76,1 76,5
Средний (8,2-15°C)	2,5 3,5	8 8	5,8 5,8	11 11	10,8 10,9	17 17	76,0 76,5
Поздний (12,4-16,1°C)	2,5 3,5	6 6	7,8 7,2	8 8	11,5 12,0	15 15	73,9 75,0

Показатели полноты всходов чумизы в зависимости от способов посева и норм высева за годы испытания и в среднем за период исследований представлены в табл. 3.

При обычном рядовом посеве чумизы с нормой высева 1,5 млн всхожих семян на 1 га каждому растению представляется площадь в горизонтальной проекции в 60 смІ (4х15), а при норме высева 2,0 млн - 45 смІ (3х15) и далее при высеве 2,5 млн - 39 смІ (2,6х15); при 3,0 млн - 33,3 смІ (2,22х15) и при 3,5 млн/га всхожих семян - 28,5 смІ (1,9х15).

На рядовых посевах с междурядьями 30 см и на широкорядных посевах с шириной междурядий 45 см площадь в горизонтальной проекции для каждого растения изучаемой культуры при взятых нормах высева остается почти такой же, как и при обычном рядовом посеве (66; 48; 39; 33,3; 28,5 и 66,6; 49,5; 36,0; 31,5 и 27,0 смІ соответственно способам и нормам высева), однако значительно сокращаются расстояния между высеваемыми семенами в рядке - 2,22; 1,66; 1,33; 1,11; 0,95 и 1,48; 1,11; 0,88; 0,74; 0,63 см соответственно.

В среднем за годы испытаний (2005-2007 гг.) наименьшая полнота всходов чумизы (74,1%) была отмечена на обычном рядовом посеве с нормой высева 1,5 млн/га всхожих семян, где расстояния между семенами в рядках составляли 4,44 см и наибольшая полнота всходов изучаемой культуры (79,0%) отмечена на широкорядном посеве при норме высева 3,5 млн семян на 1 га, где расстояния в рядке между высеваемыми семенами составляли 0,63 см.

Наибольшая выживаемость семян и растений чумизы отмечены на вариантах рядового посева с расширенными междурядьями до 30 см при нормах высева 1,5 и 2,0 млн/га всхожих семян, где она составила в среднем за годы испытания (2005-2007 гг.) 66,6 и 66,5% соответственно.

Наименьшей общей выживаемостью отличались варианты с наибольшим загущением посевов при высеве. Это варианты обычного рядового посева с нормой высева 3,5 млн всхожих семян на 1 га, где она составили всего 57,8%. За весенне-летний период, как показали наши исследования, гибель высеянных всхожих семян и растений чумизы достигала 33,4-42,2%.

Сохранность или выживаемость растений за период от полных всходов до уборки урожая в среднем за три года испытаний колебалась от 65,2 до 88,2%, при этом выявлена тенденция снижения показателей сохранности растений с увеличением нормы высева (рис.1).

Динамика роста и продолжительность вегетации

Наблюдения показали, что до начала кущения и в первый период кущения рост надземных органов растений чумизы проходит очень медленно, что связано с активным развитием в этот период корневой системы культуры (рис. 2).

Рис. 2. Особенности роста корней и стеблей чумизы, в среднем за 2005-2006 гг.

Корневая система чумизы к фазе начала трубкования проникала в почву на глубину до 48-52 см, тогда как высота стеблестоя находилась в пределах 20-24 см. К фазе начала выметывания рост корневой системы заметно замедляется, но значительно активизируется рост надземных органов - стеблей и листьев чумизы.

В сравнительно благоприятном году по водообеспечению 2006 году корневая система чумизы проникала в почву на глубину до 76 см, а высота травостоя составляла более 130 см. В условиях острозасушливого 2007 года корни чумизы остановились в росте уже в период начала цветения и их длина не превышала 65-66 см, замедленно развивалась и надземная масса растений, их высота к началу плодообразования не превышала 86 см.

Прирост растений в высоту с наступлением фазы выметывания заметно снижается и к концу цветения совершенно прекращается.

Период вегетации (от полных всходов до созревания зерна) в наших опытах составил: в 2005 и 2006 гг. - 112 дней, в 2007 г. - 111 дней. Продолжительность отдельных фенологических периодов в значительной степени зависела от складывающихся метеорологических условий.

Фотосинтетическая деятельность и прирост биомассы

В начальном развитии листовая масса чумизы и ее поверхность нарастают медленно, определяя слабую конкурентоспособность культуры по отношению к сорнякам. К периоду генеративного развития листовая масса чумизы и ее поверхность достигают максимальных величин.

Изучение динамики формирования листовой поверхности у сравниваемых просовых культур - чумизы, суданской травы и проса, показало, что все они отличаются сравнительно низкими темпами образования листовой поверхности в начальные фазы вегетации и максимальную листовую поверхность формируют через 50-60 дней после образования всходов, т.е. во II или III декадах июля (рис. 3).

Наибольшей максимальной листовой поверхностью, приходящейся на одно растение, из изучаемых культур выделялась суданская трава, в среднем за три года она составила 0,033 мІ, тогда как у чумизы в среднем на одно растение максимальная листовая поверхность к периоду цветения составляла 0,021, а у проса - 0,012 мІ, что соответствует при оптимальной густоте посева для данных культур ассимиляционной поверхности 38,3 тыс. мІ/га по суданской траве, 36,2 тыс. мІ по чумизе и 31,7 тыс. мІ/га - по просу.

От фазы выметывания до полного цветения листовая поверхность чумизы увеличилась в 1,78 раза, у суданской травы - в 1,12 раза, а у проса - в 1,10 раза, что объясняется продолжением развития листовой поверхности после выметывания у чумизы и значительным снижением темпов развития листовой поверхности у суданской травы и проса.

Рис. 3. Динамика формирования листовой поверхности просовых культур при оптимальной густоте стояния растений (среднее за 2005-2007 гг.)

Наибольший среднесуточный прирост надземной биомассы у растений чумизы приходился на период от выметывания до начала созревания зерновок в соцветиях (табл. 4). При раннем сроке сева за период от всходов до трубкования формировалось от 34,4% до 40,0% всей сухой биомассы, за период от трубкования до выметывания - от 73,9 до 90,6%.

4. Среднесуточный прирост надземной биомассы растений чумизы по периодам вегетации, в г на одно растение от конечного итога, в %

Год исследований	Период вегетации
	всходы - кущение	кущение - выход в трубку	трубкование - выметывание	выметывание - созревание
2005 2006 2007	0,04/0,90 0,30/5,8 0,15/3,34	0,33/7,46 1,11/21,4 0,27/7,70	2,10/47,5 3,02/59,7 1,19/34,1	1,42/100 5,17/100 3,49/100
В среднем за 2005-2007 гг.	0,16/3,66	0,57/13,1	2,13/48,8	3,36/100

Примечание: в числителе - в г ; в знаменателе в %.

При запаздывании с посевом на 10 и 20 дней прирост биомассы по фазам вегетации заметно снижается. Метеорологические условия, особенно водообеспеченность, в значительной степени определяли ассимиляционную деятельность чумизы.

Репродуктивный потенциал и степень его реализации

Наибольшей продуктивностью соцветий среди изучаемых нами культур выделяется чумиза (табл.5).

5. Продуктивность соцветий чумизы, проса и суданской травы в годы исследований

Культура*	Число зерен с 1 метелки	Масса зерна с 1 метелки, г
	2005 г.	2006 г.	2007 г.	среднее	2005 г.	2006 г.	2007 г.	среднее
Чумиза Просо Суданская трава	664 160 188	867 188 230	380 103 156	637 150 191	1,12 0,62 1,05	1,41 0,84 1,84	0,73 0,34 0,87	1,08 0,60 1,25
* Обычный рядовой посев с нормами высева: чумиза - 2,5; просо - 3,0 и суданская трава - 1,6 млн семян/га

В среднем за три года (2005-2007 гг.) число вызревших зерновок в одной метелке чумизы составляло 637 штук, у проса - 150 и у суданской травы - 191.

Наибольшей массой зерна с одного соцветия выделялась суданская трава, которая имеет более крупные зерновки по сравнению с чумизой и просом.

В опытах с различной густотой стояния растений на единице площади заметно уменьшение количества зерновок и их массы в соцветиях с увеличением нормы высева семян на единице посевной площади (табл. 6).

Анализ соцветий чумизы на разных этапах их формирования показал, что на одной метелке закладывается от 1600 до 2800, а в отдельных случаях до 3,5 и 5,7 тыс. колосков. Однако число созревших зерновок на одну метелку на обычных рядовых посевах с высевом 1,5-3,5 млн всхожих семян на 1 га в опытах колебалось от 327 до 1145 штук, что составляет 26,4-40,8%.

6. Морфологическая структура соцветий чумизы и их продуктивность в зависимости от норм высева и характера лет вегетации по водообеспеченности

Показатели	2005 г. ГТК за V-VIII - 0,58	2006 г. ГТК за V-VIII - 0,72	2007 г. ГТК за V-VIII - 0,51
	норма высева, млн шт./га
	1,5	2,5	3,5	1,5	2,5	3,5	1,5	2,5	3,5
Количество зерен с 1 метелки, шт.	748	664	423	1145	867	562	456	380	327
Масса зерна с 1 метелки, г	1,34	1,12	0,71	1,86	1,41	1,24	0,88	0,73	0,68

Значительная потеря генеративных органов происходит уже в период выметывания и существенное влияние на этот процесс оказывают сухость воздуха или затенение посевов, вызванное сорной растительностью или излишним загущением посевов культуры.

В сравнительно разреженных посевах, т.е. при высеве 1,5 млн всхожих семян на 1 га, степень реализации репродукционного потенциала культуры соответственно составляла 28,5; 46,5 и 71,3%.

Формирование структуры урожая при разных сроках, способах и нормах высева и различных соотношениях компонентов в смеси

Кущение и ветвление у чумизы в большинстве случаев слабое и сам процесс кущения протекает только в раннем возрасте растений (в фазе кущения), в дальнейшем наблюдается отмирание большей части уже образовавшихся побегов, тогда как у суданской травы процесс образования побегов кущения и ветвления проходит в течение всего вегетационного периода, вплоть до созревания семян на основных побегах.

В среднем за годы исследований в расчете на одно растение на варианте раннего срока посева насчитывалось до 1,95-2,15 побегов. При высеве культуры через 10 дней после раннего посева значительно увеличивалось число побегов на одном растении и в среднем за три года оно составило 2,28-2,44 (табл. 7).

7. Динамика кущения растений чумизы в зависимости от сроков посева (в среднем за 2005-2007 гг.)

Срок посева	Количество побегов на 1 растение
	кущение	выход в трубку	выметывание	созревание
Ранний Средний Поздний	1,95 2,28 1,74	2,15 2,44 2,05	1,64 2,05 1,54	1,35 1,86 1,18
НСР 0,05	0,51	0,14	0,08	0,83

При запаздывании с высевом на 20 дней после раннего срока сева число побегов, приходящихся на одно растение заметно уменьшается и к фазе выметывания наблюдается засыхание ранее появившихся побегов.

Наибольшей продуктивной кустистостью к фазе созревания отличались посевы рядовые с шириной междурядий (0,3 м) и размещением растений с нормой высева 1,5-2,0 млн шт./га всхожих семян (табл. 8).

В зависимости от способов посева, норм высева семян и складывающихся погодных условий в период вегетации варьирует продуктивность соцветий чумизы (рис. 4).

В условиях 2005 г., когда ГТК за V-VIII был на уровне 0,58, число вызревших зерновок в расчете на одно растение при обычном рядовом посеве с нормой высева 1,5 млн штук семян на 1 га составляло 430 штук, а их масса - 0,73 г, в условиях более влагообеспеченного 2006 г. (ГТК за V-VIII на уровне 0,72) на данном варианте опыта число вызревших зерновок в соцветии увеличилось на 50 штук или на 12%, а их масса - более, чем на 10%. Наибольшее количество вызревших зерновок в расчете на одно соцветие сформировалось на рядовом посеве с междурядьями 0,3 м при норме расхода семян 1,5 млн/га в условиях 2006 г., где оно составило 503 штуки, а их масса 0,83 г.

В схему поливидовых посевов с чумизой был взят нут, который слабо поражается вредителями и болезнями, созревает дружнее, чем другие бобовые культуры и его посевы не представляют особых трудностей при уборке, а высокое содержание белка в семенах (до 27-29%) и зеленой массе, способность использовать атмосферный азот с помощью клубеньковых бактерий и накапливать его в почве делают культуру весьма перспективной в решении белковой проблемы.

Оптимизация подбора плотности посева компонентов в смесях способствует развитию максимальной листовой поверхности поливидовых агроценозов, повышая индекс их листовой поверхности до 5,25 мІ/мІ при соотношении компонентов - чумиза 3,0: нут 1,0 и 5,44 мІ/мІ при соотношении - чумиза 3,0 : нут 0,5, что превышает ИЛП одновидового посева чумизы на 8,2 и на 12,2% соответственно (табл. 9).

В зависимости от соотношения компонентов в смеси изменяются и показатели фотосинтетического потенциала, заметно возрастает сбор сухой биомассы. Наивысший показатель чистой продуктивности фотосинтеза отмечен на поливидовом посеве чумизы в смеси с нутом при соотношении 2,5:0,5, где он составил 3,61 г/мІсут. и превышал ЧПФ одновидового посева чумизы на 18,7%.

Кормовые достоинства культуры наилучшим образом характеризуют данные о химическом составе кормовых продуктов чумизы на фоне таких же данных по традиционным культурам (табл. 10).

10. Химический состав зерна чумизы, суданской травы и проса, в % на сухое вещество, в среднем за 2005-2007 гг.

Культуры	Вода	Протеин	Жир	Клетчатка	Зола
Чумиза Просо Суданская трава	12,1 14,0 12,4	14,4 12,7 11,9	4,2 4,1 4,3	5,5 11,1 7,9	2,91 3,30 3,7

По содержанию протеина чумиза значительно превосходит и просо и суданскую траву, а по содержанию клетчатки, наоборот, в 2 раза уступает просу, и в 1,4 раза - суданской траве. Вследствие сравнительно низкого содержания клетчатки в зерне чумизы и более высокого содержания переваримого протеина вполне возможно говорить о сравнительно высоких кормовых достоинствах зерновой продукции этой нетрадиционной культуры.

Сроки посева

Наибольшая укосная масса у чумизы формируется в фазе выметывания, которая после появления всходов наступала на ранних посевах через 66-70 дней, на втором сроке посева - через 64-68 дней, а самом позднем, где посев был произведен через 20 дней после раннего высева, фаза выметывания отмечалась через 56-60 дней.

Наибольший урожай зеленой массы в среднем за годы испытаний (2005-2007 гг.) обеспечили посевы второго срока, в вариантах которого формировались более высокорослые, с большей кустистостью и облиственностью растения (рис. 5).

Посевы чумизы, на которых укос проводили в фазу трубкования, отличались отавностью. При проведении первого укоса в период выметывания соцветий урожай укосной массы был сравнительно выше, однако масса отавы настолько мала, что использовать ее путем скашивания не представлялось возможным .

Сравнительно большим содержанием сырого протеина в зеленой массе отличались травостои чумизы, скошенные в ранние фазы вегетации - выхода в трубку и травостои отавы (табл. 11).

11. Питательная ценность зеленой массы чумизы в зависимости от сроков скашивания, в среднем за 2005-2007 гг.

Срок скашивания	Содержание, в %
	сырой протеин	клетчатка
Фаза трубкования Отава Фаза выметывания	12,68 12,93 8,44	33,26 30,62 35,48

В период выметывания соцветий зеленая масса чумизы становится более грубой по консистенции, в ней заметно повышается содержание клетчатки.

В годы исследований при затягивании сроков высева чумизы заметно снижалась полнота всходов, выживаемость растений к периоду созревания, а главное уменьшалась вызреваемость соцветий, что в значительной степени снижало урожай зерна (табл. 12).

12. Урожай зерна чумизы при разных сроках посева

Дата посева	Урожай зерна, т/га*
	2005 г.	2006 г.	2007 г.	в среднем за 3 года
12-16.05 22-26.05 02-06.06	1,38 1,12 1,08	1,84 1,67 1,48	0,85 0,66 0,57	1,35 1,15 1,04
НСР 0,05	0,24	0,18	0,16	-

В условиях сравнительно влагообеспеченного 2006 года урожай зерна при раннем посеве составил 1,84 т/га, запаздывание с высевом культуры на 10 дней снизило урожай зерна на 10,2%, а при перенесении сроков высева чумизы на более поздний период (на 1-ю декаду июня) урожай зерна по сравнению с ранним сроком посева (вторая декада мая) снизился на 24,3%

Способы посева

В среднем за годы испытаний (2005-2007 гг.) урожай зерна чумизы на широкорядном посеве с шириной междурядий 45 см составил 4,14 т/га, на рядовых посевах с междурядьями 0,30 м - 3,62 т/га или на 14,3% ниже, чем на широкорядном посеве (табл. 13).

13. Влияние способов посева на урожай зерна чумизы (норма высева 2,0 млн всхожих семян на 1 га)

Способ посева	Урожай зерна, т/га
	2005 г.	2006 г.	2007 г.	в среднем за 3 года
Обычный рядовой (15 см) Рядовой (30 см) Широкорядный (45 см)	1,72 3,35 3,33	2,09 4,67 4,86	1,03 2,85 4,25	1,61 3,62 4,14
НСР 0,05	0,09	1,69	0,12	-

При обычном рядовом размещении растений чумизы с шириной междурядий 15 см урожай зерна культуры составил 1,61 т/га и был в 2,2 раза ниже, чем на варианте рядового посева (0,3 м) с той же нормой высева (2,0 млн штук всхожих семян на 1 га) и в 2,57 раза ниже по сравнению с вариантом широкорядного высева с междурядьями 45 см.

Особенно резкие различия в урожайности зеленой массы отмечены в период выметывания соцветий между вариантами обычного рядового посева культуры и посевами с междурядьями 30 и 45 см (рис. 6).

Нормы высева для одновидовых посевов

В повышении урожайности агроценозов не меньшее значение, чем сроки и способы посева, имеют правильно выбранные нормы высева семян, так как густота стояния растений на единице площади является главным регулятором продуктивного использования ими влаги, пищи и света.

На обычном рядовом посеве в среднем за три года испытаний наибольший урожай зерна сформировался на варианте с нормой высева 2,0 млн штук всхожих семян на 1 га, где он составил 1,61 т/га, превышая по сбору зерна варианты с высевом 1,5 и 2,5 млн на 0,03 и 0,12 т/га соответственно. Дальнейшее повышение нормы высева до 3,0 и 3,5 млн дало более существенное снижение урожайности культуры - на 23 и на 48%.

На черезрядных посевах в среднем за годы испытания (2005-2007 гг.) наибольший урожай зерна чумизы был получен при норме высева 2,5 млн всхожих семян на 1 га, он составил 3,62 т/га и превышал по урожайности варианты 1,5 и 2,5 млн на 0,26 и 0,04 т/га, то есть всего на 7,7 и 1,1%, что свидетельствует о несущественном различии в урожайности между вариантами 2,0 и 2,5 млн.

Такая же закономерность наблюдается и при высеве чумизы широкорядным способом с междурядьями 45 см, когда наибольший урожай зерна формируется во все годы испытания на вариантах с нормами высева 1,5; 2,0 и 2,5 млн всхожих семян на 1 га (рис. 7). Оптимальную густоту для каждого конкретного года и конкретных условий необходимо дифференцировать, учитывая все факторы, влияющие на формирование урожая.

Соотношение компонентов в поливидовых посевах с чумизой

Изменения в развитии ассимилирующего аппарата, связанные с изменениями в соотношении компонентов смеси по числу высеянных семян на единицу площади, оказали положительное влияние на урожай сухой и зеленой (сырой) массы в поливидовых посевах (см. табл.9).

Наиболее продуктивный вариант смеси чумизы с нутом - это соотношение компонентов по количеству высеянных семян 3,0 : 1,0, то есть при высеве в смеси 75% злака и 25% бобового компонента - нута. При скашивании такой смеси в период выметывания соцветий чумизы (начало цветения растений нута) соотношение компонентов в смеси по числу сохранившихся растений заметно изменилось (табл. 14). Соотношение - 80:20, с преобладанием в агроценозе растений чумизы обеспечило в среднем за годы испытания и наибольший урожай зеленой массы, который составил 42,4 т/га, что превышало по урожайности одновидовый посев чумизы на 5,7 т /га, или на 15,5%.

14. Урожай зеленой массы чумизы и нута в одновидовых и смешанных посевах в зависимости от соотношения компонентов, в среднем за 2005-2007 гг.

Вариант опыта	Норма высева, млн шт./га	Соотношение компонентов, в % (по числу высеянных семян и сохранившихся растений)	Урожай зеленой массы, т/га
		при посеве	при уборке
		чумиза	нут	чумиза	нут
Чумиза	3,0	100	-	64	-	36,7
Нут	1,0	-	100	-	68	22,6
Чумиза + нут	3,0 + 1,0	75	25	80,3	19,7	42,4
Чумиза + нут	2,5 + 0,5	83,3	16,7	78,4	21,6	38,7
Чумиза + нут	2,0 + 1,0	66,6	33,4	62,8	37,2	40,2
Чумиза + нут	3,0 + 0,5	86	14	78,6	21,4	41,6

Как увеличение, так и уменьшение доли злакового компонента в смесях с нутом снижало урожай кормовой массы.

В условиях сухостепного Заволжья создание поливидовых агроценозов с участием чумизы и бобовой культуры - нута является реальной возможностью получения не только достаточно урожайной кормовой массы, но и полноценных кормов по протеиновой питательности (табл. 15).

15. Продуктивность одновидовых и смешанных посевов чумизы в зависимости от соотношения компонентов в смеси (среднее за 2005-2007 гг.)

Вариант опыта	Норма высева, млн шт./га	Сбор с 1 га, т	Обеспеченность 1 корм. ед. переваримым протеином, г
		зеленой массы	сухой массы	кормовых единиц	переваримого протеина
Чумиза	3,0	36,7	8,66	5,79	0,95	165
Нут	1,0	22,6	5,05	6,15	1,40	228
Чумиза + нут	3,0 + 1,0	42,4	10,0	7,66	1,41	178
Чумиза + нут	2,5 +0,5	38,7	9,14	7,08	1,31	179
Чумиза + нут	2,0 + 1,0	40,4	9,50	8,05	1,58	188
Чумиза + нут	3,0 + 0,5	41,6	9,82	7,61	1,41	179

Следует заметить, что на всех вариантах опыта, одновидовых и смешанных посевов кормовая масса была обеспечена переваримым протеином значительно выше, чем предусмотрено нормами кормления.

Влияние защитно-стимулирующих препаратов на урожайность чумизы и ее кормовые достоинства

В среднем за годы исследования более высокий урожай зеленой массы обеспечивали семена чумизы, обработанные экстрасолом в сочетании с селенатом натрия и молибдатом аммония, он составил 22,6 т/га и 25,4 т/га в сравнительно более благоприятном по водообеспеченности 2006 году (табл. 16).

16. Урожай зеленой массы чумизы в период выметывания в зависимости от варианта предпосевной обработки семян экстрасолом и микроэлементами

Вариант обработки семян	Урожай зеленой массы, т/га
	2005 г.	2006 г.	2007 г.	в среднем за 2005-2007 гг.
Контроль (вода) Экстрасол Селенат Na Молибден Экстрасол+селенат Na+молибден	18,8 20,6 18,2 17,6 21,8	19,1 24,8 23,0 21,5 25,4	17,6 18,5 18,8 17,3 20,6	18,5 21,3 20,0 18,8 22,6

Превышение над контрольным вариантом составляло 22,1 и 33,0% соответственно.

Биоэнергетическая оценка и экономическая эффективность агротехнических приемов выращивания чумизы в одновидовых и поливидовых посевах

Максимальным накоплением энергии в урожае (61,76 тыс. МДж/га) отличался вариант широкорядного размещения растений чумизы с нормой высева 2,0 млн зерен на 1 га, что превышает ее содержание на широкорядном же посеве, но с нормой высева 3,0 млн на 24%, а вариант обычного рядового посева с высевом 2,0 млн семян на 1 га уступает по содержанию энергии в урожае широкорядному посеву с той же нормой высева почти в 3 раза.

Показатели энергоемкости 1 т зерновой продукции были более высокие на варианте обычного рядового посева и с высевом 2 млн штук зерен на 1 га они составляли 9,455 тыс. МДж, а при 3 млн - 11,42 тыс. МДж, что свидетельствует о сравнительно низкой урожайности зерна, а в связи с этим и более высоких затратах энергии на его выращивание.

При выращивании чумизы в смесях с нутом наибольший условный чистый доход (8032 руб./га) обеспечивал вариант с соотношением злакового и бобового компонентов по числу высеваемых семян (млн шт./га) 75:25 соответственно, который превышал одновидовый высев чумизы по данному показателю на 1549 руб./га, или на 23,8%, а по уровню рентабельности - на 19,5%

Основные выводы

1. Агроклиматические условия сухостепной зоны Саратовского Заволжья соответствуют биологическим требованиям культуры чумизы и при применении научно-обоснованных технологий ее возделывания гарантируют получение 2,85-3,35 т/га зерна и 35,0-40 т/га зеленой массы. Из агротехнических приемов, определяющих величину урожая этой нетрадиционной культуры здешних мест, ведущее значение имеют: подготовка семян, сроки, способы и нормы посева, формирование ее поливидовых агроценозов для получения полноценной кормовой массы.

2. Наибольшая выживаемость семян и растений чумизы характерна для рядовых посевов с междурядьями 30 см и наименьших норм высева (1,5 и 2,0 млн всхожих семян на 1 га), где в среднем за годы испытаний (2005-2007 гг.) она составила 66,6 и 66,5% соответственно. На обычных рядовых посевах с нормой высева 3,5 млн/га всхожих семян их гибель и гибель сформировавшихся растений культуры достигала 33,4 и 42,2%.

3. Установлено, что максимальная листовая поверхность в расчете на одно растение у чумизы, проса и суданской травы формируется во второй период вегетации и приходится на фазу цветения: у суданской травы она составила 0,033 мІ, у чумизы - 0,021 и проса - 0,012 мІ, что соответствовало оптимальной густоте посева этих культур с ассимиляционной поверхностью 38,3 тыс. мІ/га, 36,2 и 31,7 тыс. мІ/га соответственно названным культурам. За период от выметывания до цветения у чумизы листовая поверхность увеличивалась почти в 2 раза (1,76), тогда как у суданской травы и проса темпы ее развития значительно снижались.

4. Наибольший среднесуточный прирост биомассы у растений чумизы приходится на период от начала выметывания до начала созревания зерновок в соцветиях, когда накапливается от 34,0 до 59,7% всей сухой биомассы растения. На вариантах с запаздалым высевом на 10 и 20 дней прирост биомассы заметно снижается.

5. Потенциальная способность чумизы формировать в соцветиях колоски, цветки и зерновки очень высока, отдельные растения культуры развивали соцветия массой 30-40 г с количеством в них зерновок до 3,8-4,2 тыс. штук и массой 1000 зерен, превышающих 4,6-5,2 г. В загущенных посевах продуктивность метелок по числу и массе зерен заметно уменьшается. Так, при высеве 1,5 млн всхожих зерен на 1 га в среднем на одном соцветии формировалось до 783 плодов с их массой 1,36, а при высеве 3,5 млн - 437 зерен с массой 0,87 г.

6. Наиболее продуктивной смесью чумизы с нутом оказался вариант с соотношением компонентов по числу высеянных семян 3,0:1,0, т.е. при высеве 75% злака и 25% бобовой культуры, обеспечившей в среднем за годы испытания урожай зеленой массы в 42,4 т/га, превышающий по урожайности одновидовый посев чумизы на 5,7 т/га, или на 15,5%. Сравнительно высокие урожаи зеленой массы обеспечивали варианты второго срока посева при скашивании кормовой продукции в период выметывания чумизы. Более ранние укосы (трубкование) давали меньший сбор зеленой массы, но с большим содержанием в ней протеина и меньшим накоплением клетчатки.

7. Предпосевная обработка семян чумизы экстрасолом в сочетании с селенатом натрия и молибденом обеспечивала наибольшую полноту всходов (78,8%), наибольшую общую выживаемость семян и растений - до 68,6%, наибольший прирост сухой биомассы и урожай зеленой массы превышающий контроль на 33%.

8. Смеси чумизы с нутом, высеваемые в соотношении 75:25 по числу высеваемых семян, обеспечили в среднем за годы испытаний чистый доход с 1 га 8032 руб./га, превышающий доход с одновидовых посевов на 23,8%, а по уровню рентабельности - на 19,5%. При этом смеси обеспечивали с 1 га посева и наибольший выход кормовых единиц и переваримого протеина по сравнению с одновидовым высевом чумизы.

Предложения производству

1. Высев чумизы на сено и зеленую массу в системе зеленых и сырьевых конвейеров на темно-каштановых почвах сухостепной зоны Заволжья целесообразно проводить в несколько сроков, самый ранний из которых - это устойчивое прогревание посевного слоя почвы (0-10 см) до 8-10єC, а самый поздний высев - это первая декада июня, позволяющая сформировать достаточно высокий урожай кормовой массы - от 15,2 до 30,0 т/га с сравнительно высоким содержанием в ней протеина.

2. Оптимальной нормой высева чумизы на зеленую массу при обычном рядовом посеве следует считать 3,0 млн/га всхожих семян, на широкорядных и черезрядных посевах - 2,5 млн, а при выращивании зерновой продукции - при изучаемых способах посева - 2,0 млн/га всхожих семян.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

В ведущих рецнзируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК Минобрнауки РФ

1. Шевцова, Л.П. Чумиза - одна из перспективных культур для сухостепного Поволжья / Л.П. Шевцова, С.В. Летучий// Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - Саратов: ФГОУ ВПО «СГАУ им. Н.И. Вавилова». - 2007. - С.27-29.

В иных изданиях

2. Шевцова, Л.П. Чумиза - ценная кормовая культура сухостепного Поволжья / Л.П. Шевцова, С.В. Летучий // Сб. науч. работ «новое в сельскохозяйственном производстве». - Саратов: СГАУ им. Н.И. Вавилова. - 2005. - С.15-18.

3. Шевцова, Л.П. Просовидные культуры и их морфобиологические особенности / Л.П. Шевцова, С.В. Летучий, С.А. Сенаторов // Сб. науч. работ «новое в сельскохозяйственном производстве». - Саратов: СГАУ им. Н.И. Вавилова. - 2005.- С.24-27.

4. Шевцова, Л.П. Продуктивность чумизы на каштановых почвах Саратовского Заволжья / Л.П. Шевцова, С.В. Летучий // Мат. научно-практич. конф. молодых ученых «Роль молодых ученых в реализации национального проекта - Развитие АПК». - Саратов: СГАУ им. Н.И. Вавилова. - 2007. - С. 241-243.

5. Шевцова, Л.П. Влияние способов и норм высева на продуктивность чумизы в сухостепной зоне Саратовского Заволжья / Л.П. Шевцова, С.В. Летучий // Сб. науч. работ «Передовой производственный и научно-технический опыт в сельскохозяйственном производстве». - Саратов: ФГОУ ВПО «СГАУ им. Н.И. Вавилова». - 2007. - С.23-26.

6. Летучий, С.В. Способы посева и нормы высева чумизы в условиях Саратовского Левобережья / С.В. Летучий // Сб. науч. статей «Адаптивный потенциал полевых культур Поволжья». - Саратов: ФГОУ ВПО «СГАУ им. Н.И. Вавилова». - 2007. - С.103-105

Размещено на Allbest.ru