CC BY
40
УДК 633.2/. 4: бЗб. 085. 52
ФОТОСИНТЕЗ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ОДНОВИДОВЫХ И БИНАРНЫХ ПОСЕВОВ СИЛОСНЫХ КУЛЬТУР
В.Б. ТРОЦ
(ФГОУ ВПО «Самарская ТСХА»)
В статье приводя тся данные о целесообразности моделирования бинарных травостоев кукурузы с амарантом, мальвой или донником однолетним. Такие агрофитоцинозы формируют мощные ассимиляционные аппараты, КПД ФАР, которых достигает 2,11-2,30%. По урожайности зеленой массы они на 13,6-18,9% продуктивнее одновидовых посевов кукурузы, а по выходу кормового белка в 1,8$2,0 раза превышают монокультуру злака.
Ключевые слова: кукуруза, переваримый протеин, амарант, листовая поверхность, фотосинтез, фитомасса, сухое вещество, мальва, урожайность, травостой.
Продуктивность силосных культур определяется количеством солнечной энергии, утилизированной в процессе фотосинтеза. Поэтому изучение возможностей оптимизации оптической системы — одна из актуальных проблем современного кормопроизводства. Фотосинтетическая деятельность чистых посевов кукурузы (Zea mays L.), довольно подробно описана в работах многих исследователей [1, 2, 3 и др.]. Однако в доступной литературе недостаточно информации об особен-ност х ассимил ционного процесса в её поливидовых ценозах с высокобелковыми растениями, совместную культуру которых практикуют в хо-зя йствах Среднего Поволжья.
Целью наших исследований я вля -лось изучение особенностей формирования фотосинтетического аппарата и накопления фитомассы в одновидовых и бинарных посевах кукурузы с амарантом богряным (Amaranthua crientus), мальвой мелюка (Malva me-luca Graebn) и донником белым однолетним (Melilotus albus desr.) и на основании этого вы вление наиболее
приемлемых вариантов смесей, обеспечивающих максимальный выход зелёной массы, сбалансированной по питательным веществам в пределах зоотехнических норм.
Условия, материалы и методы
Исследования проводили на опытном поле кафедры растениеводства Самарской ГСХА. В период с 1996 по 2001 г. были заложены следующие полевые опыты (нормы высева даны в % от рекомендуемых дл чистых посевов): I — кукуруза; II — кукуруза (60) + амарант (60); III -кукуруза (60) + мальва (60); IV — кукуруза (60) + донник белый однолетний (60); V — амарант (100) VI — мальва (100); VII — донник белый однолетний (100).
Почва участка — чернозем обыкновенный с содержанием гумуса — 6,8%, подвижного фосфора — 132 и обменного кали — 199 мг на 1 кг почвы. Предшественником была я ровая пшеница. Агротехника — общеприня -та дл силосных культур в данной зоне. Способ посева всех культур ши-
рокорядный, с междурядья ми 70 см. Семена донника однолетнего заделывали в почву р довой се лкой СН-16Б сразу после посева кукурузы. В широкорядных травостоях в течение лета проводили две междурядные обработки. При умеренном уровне плодороди почвы расчётные дозы удобрений составили М38Р15К30 на планируемый урожай 25 т с 1 га. Сорта и гибриды: кукуруза — Кин-бел 181СВ; амарант — Багря ный; мальва — Волжская; донник — Ки-нельский. Общая площадь деля нок — 120 м2, учетная — 20 м2. Повторность опытов 3-кратная. Экспериментальную работу вели с учетом основных методических указаний и проведени лабораторно-полевых наблюдений и анализов [4, 5].
Метеорологические условия в годы исследований отличались контрастностью, что характерно для климата Самарского Заволжья: 1996; 1997; 2000 гг. относительно благопри тные, 1998; 1999 и 2001 гг. — засушливые и жаркие.
Результаты и их обсуждение
В начальный период развити изучаемые культуры имели небольшую листовую поверхность. К концу третьей декады вегетации ассимил цион-на поверхность кукурузы достигала только 17,2 тыс. м2/га. У новых кормовых растений эти значения состав-ля ли 9,0-10,2 тыс. м2/га. В совместных посевах листова поверхность
была больше и равн лась в среднем 19,8-20,7 тыс. м2/га. В дальнейшем с усилением ростовых процессов площадь листьев всех растений увеличивалась. Причем наибольшие приросты поверхности отмечены у высокобелковых культур. Так, в период с третьей по п тую декаду вегетации площадь листьев у амаранта возросла в 3,3 раза, мальвы — в 2,8, а донника однолетнего — в 3,2 раза и достигла соответственно 29,6, 28,5 и 30,2 тыс. м2/га. Темпы прироста ассимиля ци-онного аппарата кукурузы за прошедшие 20 дней были наименьшими. Максимальную поверхность одновидовые посевы злака и его смеси формировали к 60-70-му дню вегетации. В посевах кукурузы она равн лась 47,6, тыс. м2/га, а в бинарных сме-с х — соответственно 48,6; 47,1 и 44,8 тыс. м2/га. На долю листьев амаранта в этот период приходилось 48,7% суммарного объема ассимиляционной поверхности, мальвы — 47,9%, а донника однолетнего — 48,6%. К концу вегетации часть листьев нижних ярусов кукурузы подсохла и опала. В результате к моменту уборки площадь фотосинтезирующей поверхности одновидовых посевов снижалась до 42,4 тыс. м2/га, а совместных травостоев — до 39,7-49,0 тыс. м2/га (табл. 1). У амаранта, мальвы и донника однолетнего, наоборот, отмечалось посто нное наращивание листовой поверхности, причем у первых двух как за счет увеличени размеров листовых пластинок, так и за
Т а б л и ц а 1
Фотосинтетические параметры посевов силосных культур, 1996-2001 гг.
Вариант опыта ПЛ, тыс. м2/га ФП, тыс. м2/сут/га Ч.П.Ф., г/м2/сут КПД ФАР, %
Кукуруза (контроль) 42,4 1795 4,82 1,88
Кукуруза + амарант 49,0 2339 4,48 2,21
Кукуруза + мальва 46,2 2222 4,47 2,13
Кукуруза + донник однолетний 39,7 2126 4,75 2,11
Амарант 45,4 1695 5,81 2,01
Мальва 43,2 1644 5,43 1,91
Донник однолетний 36,9 1493 5,53 1,80
счет новообразования. Фотосинтети-ческа площадь контрольных посевов этих растений перед скашиванием достигала 45,4, 43,2 и 36,8 тыс. м2/га, а в смесях на их долю приходилось уже 47,2-59,1% общего объема ассимилирующей поверхности.
Формирование урожая кормовых культур зависит не только от площади листьев, но и от продолжительности их функционировани или фо-тосинтетического потенциала (ФП). Анализ полученных данных показал, что в контрольном варианте (кукуруза) ФП к уборке достигал 1795 тыс. м2/сут/га, а в бинарных смеся х — 2126-2339 тыс. м2/сут/га. При этом посевы кукурузы и амаранта с начальных этапов развити имеют преимущества перед другими травостоя ми. Их ФП оказался на 117 тыс. м2/сут/га выше, чем показатели в вариантах со смесью кукурузы с мальвой, и на 329 тыс. м2/сут/га, чем в посевах кукурузы с донником однолетним. Фотосинтетический потенциал контрольных посевов амаранта и мальвы был примерно равным и со-ставл л в среднем за годы исследования 1695 и 1644 тыс. м2/сут/га. Наиболее интенсивно его формирование происходило от п той до седьмой декады вегетации. У донника однолетнего среднее значение ФП находилось на уровне 1493 тыс. м2/сут/га.
Наряду с ФП величину урожая определ ет и чиста продуктивность
фотосинтеза (ЧПФ) — показатель, характеризующий эффективность работы листовой поверхности. Наблю-дени в наших опытах показали, что ЧПФ — величина непостоянна и существенно мен етс в течение вегетации. На начальных этапах органогенеза при небольшой листовой поверхности в посевах кукурузы и её смесей она не превышает 2,22-4,18 г/м2/сут. В контрольных травостоях амаранта, мальвы и донника однолетнего эти индексы были соответственно на уровне 3,57, 3,33 и 3,91 г/м2/сут. С увеличением площади листьев интенсивность приростов биомассы в одновидовых посевах кукурузы к п той декаде вегетации возрастала до 6,20-10,71 г/м2/сут, в тра-восто х амаранта — до 9,32-10,20, мальвы — 8,52-9,04, а донника однолетнего — до 7,84-9,66 г/м2/сут. ЧПФ в совместных ценозах была немного ниже и варьировала от 5,11 до 10,00 г/м2/сут. С сокращением листовой поверхности к концу вегетации чистая продуктивность фотосинтеза в смес х уменьшалась до 1,95-4,65 г/м2/сут. Относительно низкие индексы ЧПФ к уборке имели и новые кормовые культуры — 2,92-4,10 г/м2/сут. Анализ средних значений ЧПФ за вегетацию показал, что в одновидовых посевах кукурузы они составл ют 4,82 г/м2/сут, амаранта — 5,81, мальвы — 5,43, а донника однолетнего — 5,53 г/м2/сут. Чиста продуктивность
Т а б л и ц а 2
Продуктивность посевов силосных культур, 1996-2001 гг.
Вариант опыта Сбор с 1 га, т Приходится пере-варимого протеина на 1 корм. ед., г
зеленой массы сухого вещества кормовых единиц переваримо-го протеина
Кукуруза (контроль) 24,9 5,85 5,30 0,35 66
Кукуруза + амарант 29,6 6,99 5,20 0,70 135
Кукуруза + мальва 28,3 6,81 5,37 0,66 122
Кукуруза + донник однолетний 28,6 6,85 5,43 0,63 116
Амарант 25,9 6,24 4,53 0,78 172
Мальва 23,8 5,96 4,50 0,73 162
Донник однолетний 20,2 5,51 4,00 0,68 170
фотосинтеза смесей равнялась 4,47- тических параметров травостоев вы-
4,75 г/м2/сут. явила, что выход зеленой массы и су-
Конечным показателем эффектив- хого вещества с единицы площади в
ности функционирования фотосинте- большей мере определяется размера-
тического аппарата я вля ется продук- ми оптической поверхности (г = 0,81,
тивность посевов. Урожайность зе- r = 0,79) и продолжительностью ее
леной массы в бинарных смесях на функционирования (г = 0,93, r = 0,89)
13,6-18,9% превышает контрольный Коэффициент корреляции (r) с ЧПФ
посев кукурузы. При этом макси- находилс в пределах -0,75-(-0,77).
мальный сбор фитомассы — 26,9 т/га,
сухого вещества — 6,99 т/га и Заключение
переваримого протеина — 0,70 т/га
обеспечивают совместные посевы ку- Моделирование бинарных ценозов
курузы и амаранта (табл. 2). кукурузы с амарантом, мальвой или
Включение амаранта, мальвы и донником однолетним позволя ет фор-
донника однолетнего в травостои ку- мировать посевы с мощным ассими-
курузы позволя ет в 1,8-2,0 раза уве- ля ционным аппаратом, КПД ФАР
личить сборы кормового белка с 1 га которых достигает 2,11-2,30%. По
и балансировать корм по этому по- урожайности зеленой массы они на
казателю в пределах зоотехнических 13,6-18,9% продуктивнее одновидо-
норм (116-135 г на 1 корм. ед.). вых посевов кукурузы, а по выходу
Математическа оценка св зей кормового белка в 1,8-2,0 раза пре-
продуктивности посевов и фотосинте- вышают монокультуру (кукуруза).
Библиографический список
1. Ельчанинова Н.Н. Особенности фотосинтетической деятельности в многокомпонентных смешанных посевах // Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений: Мат. межд. науч. практической. конференции. Пенза, 2000. С. 132-134.
2. Власов В.Г. Ресурсосберегающие силосные культуры // Кормопроизводство, 1999. № 7.
3. Кашеваров Н.И. Совершенствование технологии возделывания силосных в лесостепи Западной Сибири: Автореф. докт. дис. с.-х. н. Новосибирск, 1993.
4. Методические указани по проведению опытов с кормовыми культурами / Всесоюзный НИИ кормов имени В.Р. Вильямса (изд. 2-е). М., 1987.
5. Методические указани по проведению полевых опытов с кормовыми культурами / Россельхозакадемия. М., 1997.
Рецензент — д. с.-х. н. Н.Н. Лазарев
SUMMARY
Data on modeling expediency of binary grass stands of corn with amaranth, mallow or annual melilot are provided in the article. Such agrophytocenoses form powerful assimilation apparatus, photosynthetic active radiation efficiency of which reaches 2.11%-2.30%. According to the green mass yielding capacity they are by 13.6%—18.9% more productive than monospecific sowings of corn, and according to the output of feeding protein they exceed grass monoculture 1.8 - 2.0 times.
Key words: corn, amaranth, mallow, digesting protein, leaf surface, photosynthesis.
Троц Василий Борисович — д. с.-х. н. Тел. (84663) 4-62-42. Эл. почта:
