Накопление биомассы, биологического азота одноукосным и двуукосным клевером луговым и влияние их на продуктивность последующих культур в предуралье

На правах рукописи

Башкирцев Дмитрий Леонидович

НАКОПЛЕНИЕ БИОМАССЫ, БИОЛОГИЧЕСКОГО АЗОТА

ОДНОУКОСНЫМ И ДВУУКОСНЫМ КЛЕВЕРОМ ЛУГОВЫМ И ВЛИЯНИЕ ИХ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ПОСЛЕДУЮЩИХ КУЛЬТУР

В ПРЕДУРАЛЬЕ

06.01.01 – общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Пермь – 2012

Работа выполнена на кафедре растениеводства федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова»

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Акманаев Эльмарт Данифович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Фатыхов Ильдус Шамилевич

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Смолин Алексей Михайлович

Ведущая организация: ГНУ «Удмуртский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии»

Защита диссертации состоится «22» мая 2012 г. в 14.00 часов, в конференц-зале на заседании диссертационного совета ДМ 220.054.02 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова» по адресу: 614990, г. Пермь, ул. Петропавловская, 23.

Тел./факс (342) 212-53-94, E-mail: [email protected]

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке культурно-информационного центра федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова», с авторефератом – на сайтах http://vak.ed.gov.ru и http://pgsha.ru

Автореферат разослан «21» апреля 2012 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Ю.А. Акманаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Существенным элементом организации надежной кормовой базы Пермского края и эффективного энергосберегающего ландшафтного земледелия остается стабильность посевов клевера лугового – источника кормового растительного белка и универсальной составляющей севооборотов Предуралья. В последние годы в производстве увеличились площади посевов под козлятником восточным, но, тем не менее, около 60% в структуре многолетних трав занято клевером и клеверозлаковыми смесями.

Одним из основных условий существования агроэкосистем является наличие азота. Наиболее доступным и дешевым источником является азот бобовых культур.

В Предуралье исследованиями Пермской ГСХА, Пермского НИИСХ, Соликамской опытной станции имени В.Н. Прокошева всесторонне обоснована роль клевера в кормопроизводстве как урожайной, высокобелковой культуры, в земледелии как отличного предшественника, разработаны приемы его агротехники. И.В. Осокиным (1969) на дерново-подзолистых почвах Предуралья определена величина азотофиксации, которая составила в среднем за три года у клевера I г.п. – 205 кг/га. Но, проведенные ранее исследования исключительно связаны с одноукосным сортом Пермский местный. Поскольку, реестр сортов допущенных для возделывания в Пермском крае пополнился двуукосными сортами, возникла необходимость в изучении их роли в кормопроизводстве и земледелии Предуралья.

Цель и задачи исследований. Цель – дать сравнительную оценку одноукосного и двуукосного типов клевера лугового по уровню азотфиксации, накоплению биомассы в различных агрофитоценозах, влиянию на урожайность последующих зерновых культур и продуктивность звена севооборота на дерново-подзолистых почвах Предуралья.

Задачи:

1. Определить урожайность, качество сухого вещества и массу поукосных и корневых остатков (ПКО) одноукосного и двуукосного типов клевера I года пользования (г.п.) в одновидовых и поливидовых травостоях со злаковыми травами.
2. Установить величину накопления атмосферного азота в биомассе одноукосного и двуукосного типов клевера I г.п.
3. Сравнить одноукосный и двуукосный клевер II г.п. по массе сухого вещества, ПКО и влиянию на урожайность последующих культур севооборота (ячмень, овес) при разных фонах минерального питания.
4. Оценить кормовые качества сухого вещества клевера II г.п., зернофуражных культур и продуктивность звена севооборота «клевер – ячмень – овес».
5. Дать научное обоснование полученным результатам, агроэнергетическую, экономическую оценки и рекомендации производству.

Научная новизна. В Предуралье на дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой среднеокультуренной почве проведена сравнительная оценка сортов одноукосного и двуукосного клевера лугового по урожайности, продуктивности и качеству корма, накоплению ПКО, по величине азотфиксации и влиянию на последующие культуры севооборота при разных фонах минерального питания. Проведено сравнительное изучение смешанных и совместных способов посева клевера с разными по скороспелости видами злаковых трав.

Защищаемые положения.

На дерново-подзолистых тяжелосуглинистых среднеокультуренных почвах Предуралья:

1. одноукосный и двуукосный типы клевера сопоставимы по формированию биомассы, величине азотфиксации и последействию на урожайность зерновых культур;
2. на I г.п. одновидовые и смешанные посевы с участием клевера одноукосного и двуукосного типов равноценны по урожайности сухого вещества, накоплению ПКО и продуктивности посева;
3. смешанный способ посева компонентов клеверо-злакового агрофитоценоза обеспечивает повышение урожайности сухого вещества, кормовой продуктивности и накопление массы ПКО по сравнению с совместным;
4. в звене севооборота после клевера внесение азота на фоне фосфора и калия под зерновые культуры обеспечивает повышение их урожайности и продуктивности звена севооборота «клевер II г.п. – ячмень – овес».

Практическая значимость. Для возделывания клевера лугового на дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых среднеокультуренных почвах Предуралья рекомендованы способы посева со злаковыми травами, обеспечивающие получение урожайности не менее 8 т/га сухого вещества. Установлена экономическая эффективность внесения азотных удобрений после клевера, позволяющая получать высокую урожайность последующих зерновых культур на уровне 2,60-3,50 т/га. Производственная проверка результатов исследований в СПК «Колхоз им. Чапаева» Кунгурского района Пермского края.

Апробация работы. Ежегодно заслушивались отчеты на заседании кафедры растениеводства. Результаты исследований доложены на Всероссийских научно-практических конференциях в Пермской ГСХА (г. Пермь, 2011, 2012) и Ижевской ГСХА (г. Ижевск, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работ, в том числе три в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 144 страницах компьютерной печати, состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству, библиографического списка, включающего 205 наименований, в том числе 15 на иностранном языке, содержит 51 таблицу, 5 рисунков и 41 приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Формирование биомассы, азотфиксация клевера лугового, влияние его на плодородие почвы и продуктивность последующих культур

(обзор литературы)

Рассмотрены урожайность и кормовая ценность урожая одновидовых и поливидовых травостоев клевера лугового. Приведена азотфиксирующая способность и накопление биологического азота клевером луговым. Проанализировано современное состояние изученности вопросов влияния клевера на плодородие почвы и последующие культуры, эффективности минеральных удобрений на фоне клевера в севообороте.

2. Объекты, методика и условия проведения исследований

2.1. Объекты и место проведения исследований

Объекты исследований: сорта клевера – Пермский местный, Трио, Кудесник; сорт тимофеевки луговой – Красноуфимская 137; сорт ежи сборной – Свердловская 39; сорт ячменя – Сонет, сорт овса – Улов.

Полевые опыты проведены на учебно-научном опытном поле Пермской ГСХА (2005-2011 гг.) с последующей производственной проверкой в СПК «Колхоз им. Чапаева» Кунгурского района Пермского края (2011 г.).

2.2. Схема, методика проведения опытов, наблюдений и исследований

Для решения поставленных задач проведено 2 опыта на учебно-научном опытном поле Пермской ГСХА. Первый опыт проведен в трех, второй – в двух закладках.

Опыт 1. Особенности формирования биомассы и азотфиксация одноукосным и двуукосным клевером луговым в различных агрофитоценозах со злаковыми травами. В 2006 и 2007 годах опыт закладывали с двумя сортами клевера Пермский местный и Трио, а при закладке 2010 года в схему опыта включен тетраплоидный сорт Кудесник.

Схема микроделяночного опыта

1. Клевер Пермский местный (ПМ), одновидовой посев

2. ПМ + тимофеевка, смешанный посев

3. ПМ + тимофеевка, совместный посев

4. ПМ + ежа, смешанный посев

5. ПМ + ежа, совместный посев

6. Трио, одновидовой посев

7. Трио + тимофеевка, смешанный посев

8. Трио + тимофеевка, совместный посев

9. Трио + ежа, смешанный посев

10. Трио + ежа, совместный посев

11. Тимофеевка луговая, одновидовой посев

12. Ежа сборная, одновидовой посев

13. Кудесник одновидовой посев

14. Кудесник+ тимофеевка, смешанный посев

15. Кудесник+ тимофеевка, совместный посев

16. Кудесник+ ежа, смешанный посев

17. Кудесник+ ежа, совместный посев

Изучаемые сорта клевера лугового относятся к разным типам: Пермский местный – одноукосный, позднеспелый, развивается по озимому типу (диплоидный), Трио – двуукосный, раннеспелый, развивается по яровому типу (диплоидный), Кудесник – двуукосный, раннеспелый, развивается по яровому типу (тетраплоидный). Использовали разные по скороспелости сорта следующих злаковых трав: сорт тимофеевки луговой – Красноуфимская 137, позднеспелый злак; сорт ежи сборной – Свердловская 39, раннеспелый злак.

Повторность в опыте шестикратная. Общая площадь делянки 4,5м2 (ширина 1,5 м, длина 3 м), учетная 3м2 (ширина 1,5, длина 2 м). Расположение вариантов рендомизированное.

Опыт 2. Особенности формирования биомассы одноукосным и двуукосным клевером луговым и влияние их на урожайность последующих зерновых культур (2005-2008 гг.).

Схема опыта

Фактор А – сорт клевера:

А1 – Пермский местный;

А2 – Трио.

Фактор В – фон минерального питания:

В1 – без удобрений;

В2 – РК;

В3 – NPK.

Исследования проведены на многофакторном опыте кафедры растениеводства по изучению продуктивности севооборотов с разной долей клевера лугового. В 2005-2006 гг. определяли урожайность клевера II г.п., который размещался в третьем поле семипольного полевого севооборота, послеукосных и корневых остатков, а в 2006-2008 гг. урожайность последующих зерновых культур (ячменя и овса). Дозы минеральных удобрений рассчитаны на получение продуктивности в среднем за ротацию севооборота не менее 3 тыс. кормопротеиновых единиц (КПЕ) с 1 га, исходя из выноса урожаем в севооборотах с клевером на 1 тыс. КПЕ, кг (по данным И.В. Осокина, 1998): N – 27, P2О5 – 7, К2О – 21. В варианте с внесением азота, доза минерального азота рассчитана за вычетом биологического (N – 40 кг на 1 т сухого вещества клевера). С учетом биологических особенностей и размещения культур в севообороте расчетные дозы удобрений были определены под каждую культуру (табл. 1) и внесены под предпосевную культивацию.

Таблица 1 – Дозы минеральных удобрений по культурам севооборота

№ п/п	Культуры севооборота	Фон минерального питания (фактор В), кг/га
		без минеральных удобрений - В1	В2 (РК)	В3 (NРК)
1.	Яр. пшеница + травы	0	Р60К120	N30Р60К120
2.	Травы I г.п.	0	0	0
3.	Травы II г.п.	0	0	0
4.	Ячмень	0	Р30К90	N30Р30К90
5.	Овес	0	К50	N60К50
6.	Просо на з.м.	0	Р30К90	N85Р30К90
7.	Озимая рожь	0	Р30К90	N60Р30К90
	В среднем	0	Р21К63	N38Р21К63

Повторность опыта четырехкратная, расположение вариантов систематическое, методом расщепленных делянок. Общая площадь делянки второго порядка 88 м2 (ширина 4 м, длина 22 м), учетная – 60 м2(ширина 3 м, длина 20 м).

В опытах проводили следующие наблюдения и учеты: определение типа почвы (Методика государственного сортоиспытания…, 1985); агрометеорологические наблюдения (по ГМС г. Пермь); агрохимический анализ почвы (обменную кислотность (рНkcl) определяли по ГОСТ 26483-85, гидролитическую кислотность – ГОСТ 26212-91, сумму обменных оснований – ГОСТ 27821-88, содержание фосфора и калия – ГОСТ 26207-91, органического вещества – ГОСТ 26213-91); определение качества посевного материала (чистоту – по ГОСТ 12037–81, энергию прорастания и лабораторную всхожесть – по ГОСТ 12038-84, массу 1000 семян – по ГОСТ 22617–91); фенологические наблюдения (Методические указания…, 1983); учет густоты стояния растений и расчет полевой всхожести (Методические указания…, 1983); накопление сухого вещества (Методические указания…, 1983); зоотехнический анализ кормов (определяли содержание сырого протеина по ГОСТ 10846 – 91, сырого жира - ГОСТ 13496.15 – 91, сырой клетчатки - ГОСТ 13492.2 – 91, сырой золы и БЭВ - ГОСТ 13496.16 – 91). Для определения количества поукосных и корневых остатков применяли метод вырезания монолитов - способ рамочной выемки почвы, предложенный Н. Станковым (размер почвенного монолита, см: ширина – 30, длина – 16, глубина – 25). Величину усвоения атмосферного азота определяли методом сравнения количества его в клевере и тимофеевке (Трепачев Е.П., 1999). Определение NPK в растениях, в корневых и поукосных остатках проводили в одной навеске при сжигании ее по методу В.Н. Куркаева (1959) с последующим колориметрическим учетом азота с реактивом Несслера, фосфора по Tpyoгy-Мейеру с окончанием на фотоколориметре, калия на пламенном фотометре (ГОСТ 13496.4-84). Кроме этого, проведены – статистическая обработка данных методом дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 2011), агроэнергетическая (Зубарев Ю.Н. и др., 2001) и экономическая оценки результатов исследований по технологической карте с учётом нормативов затрат и сложившейся стоимости на средства производства и продукцию в 2011 году.

2.3. Условия проведения исследований

Опыт 1 закладывали на дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почве со следующими агрохимическими показателями пахотного слоя: содержание гумуса низкое (2,1-2,8%), подвижных форм фосфора повышенное (110-138 мг/кг почвы), содержание обменного калия в первой и третьей закладках повышенное (134-147 мг/кг почвы), во второй – среднее (111 мг/кг почвы). В первых двух закладках пахотный слой почв характеризовался слабой кислотностью (рНKCl 5,1-5,2), а в третьей – близкой к нейтральной (рНKCl 5,8).

Опыт 2 также проводили на дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почве. Почва была с низким содержанием гумуса (2,0-2,1%). По величине обменной кислотности почвы слабокислые (рНKCl 5,1-5,5), содержание подвижных форм фосфора в первой закладке было средним (114 мг/кг почвы), во второй – повышенным (209 мг/кг почвы), обменного калия в обе закладки – среднее (76-95 мг/кг почвы).

Технологические операции в опытах были общепринятыми для Предуралья. Основная обработка почвы типичная для ранних яровых культур. Осенью – пласт клевера дисковали (БДТ-3), затем проводили зяблевую вспашку (ПЛН-4-35). Весной – ранневесеннее боронование (БЗТС-1), предпосевная культивация (КПС-4+БЗСС-1), перед посевом покровной культуры и трав на глубину 4-5 см, а под ячмень и овес на глубину 10-12 см.

В первом опыте под предпосевную культивацию внесли минеральные удобрения в форме диаммофоски 300 кг/га с соотношением NРК 10:26:26. Во втором опыте минеральные удобрения в дозах согласно расчетам внесли вручную, из удобрений использовали аммиачную селитру, двойной суперфосфат, калий хлористый.

Травы высевали под покров яровой пшеницы в следующем порядке: сначала посеяли яровую пшеницу (сорт Иргина), с нормой высева 5,5 млн. всхожих семян/га, затем провели прикатывание (3ККШ-6) и после посеяли травы. В первом опыте покровную культуру высевали сеялкой СЗ-3,6, а травы – вручную. Для этого брали точную навеску трав с учетом посевной годности и рассеивали без остатка. Во втором опыте во все годы посев проводили сеялкой ССНП-16, зерновые с дисковыми сошниками, травы – с анкерными. Способ посева культур – рядовой, глубина заделки семян: зерновых культур – 4-5 см, трав – 1-2 см. Норма высева трав (млн. всхожих семян на 1 га) в одновидовых посевах: клевера – 5, тимофеевки – 10, ежи сборной – 18; в двухвидовых посевах: клевера – 5, тимофеевки – 5, ежи сборной – 9.

Уборку зерновых культур проводили комбайном СК-5 Нива. В годы использования травостоев многолетних трав весной проводили боронование БЗСС-1. Учет урожайности зеленой массы многолетних трав проводили в начале цветения бобового компонента. Двуукосный клевер давал два полноценных укоса, одноукосный клевер – один укос и отаву. Уборку трав осуществляли вручную поделяночно.

Вегетационные периоды в годы проведения экспериментов существенно различались: 2005 г. характеризовался как теплый и засушливый, 2006 и 2008 г. были сопоставимы со среднемноголетними данными; 2007 г. отличался избыточным увлажнением, температурный режим был на уровне среднемноголетних значений; 2010 г. был аномально засушливым, за июль-август осадков выпало не более 17% нормы (ГТК = 1,0); 2011 г. был умеренно тёплым с неравномерным выпадением осадков в вегетационный период (ГТК = 1,3).

3. Формирование биомассы и азотфиксирующая способность

клевера в одновидовых и поливидовых посевах

В 2007, 2008 и 2011 годах проводили учет урожайности трав I года пользования. Сравнительная урожайность диплоидных сортов клевера в среднем за три закладки приведена в таблице 2.

Таблица 2 – Урожайность сухого вещества многолетних трав I г.п.,

среднее за три закладки

№ п/п	Вариант	I укос		II укос		В сумме за 2 укоса
		кг/10 м2	откл. от контр., ±	кг/10 м2	откл. от контр., ±	кг/10 м2	откл. от контр., ±
1	Пермский местный (ПМ), одновидовой посев (к)	5,13	0	3,00	0	8,13	0
2	ПМ + тимофеевка, смешанный посев	5,23	0,10	3,17	0,17	8,40	0,27
3	ПМ + тимофеевка, совместный посев	4,77	-0,36	2,85	-0,15	7,62	-0,51
4	ПМ + ежа, смешанный посев	5,87	0,74	2,68	-0,32	8,55	0,42
5	ПМ + ежа, совместный посев	4,79	-0,34	2,33	-0,67	7,12	-1,01
6	Трио, одновидовой посев	5,13	0,00	2,78	-0,22	7,91	-0,22
7	Трио + тимофеевка, смешанный посев	5,35	0,22	2,99	-0,01	8,33	0,20
8	Трио + тимофеевка, совместный посев	5,03	-0,10	2,71	-0,29	7,74	-0,39
9	Трио + ежа, смешанный посев	5,59	0,46	2,31	-0,69	7,90	-0,23
10	Трио + ежа, совместный посев	4,99	-0,14	2,15	-0,85	7,14	-0,99
11	Тимофеевка луговая, одновидовой посев	2,05	-3,08	0,43	-2,57	2,48	-5,65
12	Ежа сборная, одновидовой посев	2,64	-2,49	1,29	-1,71	3,93	-4,20
НСР05			1,01		0,91		1,49

В среднем за три года исследований выявлено, что одновидовые агрофитоценозы одноукосного сорта Пермский и местный и двуукосного сорта Трио на I г.п. формируют одинаковую урожайность. Так, в сумме за два укоса сорт Пермский местный сформировал урожайность сухого вещества 8,13 кг/10 м2, сорт Трио – 7,91 кг/10 м2 (при НСР05 1,49 кг/10 м2). Одновидовые травостои тимофеевки и ежи формировали урожайность на 3,19-6,07 кг/10 м2 ниже, чем во всех других вариантах.

Как было отмечено выше, в 2011 году в схему опыта был включен тетраплоидный сорт клевера Кудесник. Полученные результаты показывают, что данный сорт на I г.п. формирует урожайность на одном уровне с другими сортами.

В данном опыте нам было важно выявить влияние смешанного и совместного способов посева одноукосного и двуукосного клевера с разными злаковыми травами. Результаты дисперсионного анализа проведенного методом рендомезированных повторений позволили выявить преимущество смешанного способа посева перед совместным (табл. 3). В среднем по способам посева при размещении компонентов в один рядок получена прибавка урожайности 0,93 кг/10 м2

сухого вещества (11%) и составила 8,33 кг/10 м2 (при НСР0,5 главных эффектов для фактора С – 0,58 кг/10 м2). Выявлена тенденция увеличения урожайности смешанных посевов с тимофеевкой луговой.

Одновидовые посевы клевера и смешанные травостои с разными многолетними злаками обеспечивают одинаковый сбор сухого вещества.

Изменение протеиновой и энергетической продуктивности посевов по вариантам аналогично изменению урожайности. По обоим сортам клевера в I г.п. получен сопоставимый выход кормовых единиц, обменной энергии, сбор сырого протеина и соответственно составил 6,30-6,50 тыс. к.ед./га, 78-81 ГДж/га и 890-900 кг/га. Результаты показывают, что в одновидовых и смешанных посевах клевера со злаковыми травами продуктивность была практически одинаковой.

Таблица 3 – Урожайность бивидовых посевов клевера I г.п.

в зависимости от вида злакового компонента и способа посева,

кг/10 м2 сухого вещества, среднее за три закладки

Сорт (А)	Вид злаковой травы (В)	Способ посева (С)		Среднее по
		смешанный	совместный	АВ	В	А
ПМ	тимофеевка	8,40	7,62	8,01	8,02	7,92
	ежа	8,55	7,12	7,84	7,68
Среднее по А1С		8,47	7,37
Трио	тимофеевка	8,33	7,74	8,04		7,78
	ежа	7,90	7,14	7,52
Среднее по А2С		8,12	7,44
Среднее по В1С		8,37	7,68
Среднее по В2С		8,23	7,13
Среднее по С		8,33	7,40

Примечание. НСР05 част. разл. – 1,17 кг/10 м2; НСР05 глав. эфф. для фактора С – 0,58 кг/10 м2; в остальных случаях Fф<F05

Таким образом, на первом году пользования в сумме за два укоса одновидовые и смешанные агрофитоценозы позднеспелого и раннеспелого сортов клевера формируют одинаковую урожайность и продуктивность. Совместные посевы клеверо-злаковых смесей по урожайности уступают смешанным. Посевы тимофеевки и ежи формируют урожайность существенно ниже, чем одновидовые травостои клевера и клеверо-злаковые смеси.

После второго укоса провели учет ПКО. По массе ПКО у сортов клевера разной скороспелости существенных различий не выявлено (табл. 4). Одновидовые травостои позднеспелого клевера накопили 7,70кг/10м2 сухого вещества ПКО, а раннеспелого 7,06 кг/10м2.

Таблица 4 – Накопление корневых и послеукосных остатков многолетними травами I г.п., кг/10 м2 сухого вещества, среднее за три закладки

№ п/п	Вариант	Масса корневых и послеукосных остатков
		послеукосных		корневых		всего
		кг/10 м2	откл. от контр.	кг/10 м2	откл. от контр.	кг/10 м2	откл. от контр.
1	Пермский местный (ПМ), одновидовой посев (к)	2,25	-	5,45	-	7,70	-
2	ПМ + тимофеевка, смешанный посев	3,29	1,04	5,24	-0,21	8,53	0,83
3	ПМ + тимофеевка, совместный посев	3,06	0,81	5,28	-0,17	8,33	0,63
4	ПМ + ежа, смешанный посев	2,86	0,61	5,69	0,24	8,55	0,85
5	ПМ + ежа, совместный посев	3,00	0,75	5,29	-0,16	8,29	0,59
6	Трио, одновидовой посев	2,18	-0,07	4,87	-0,58	7,06	-0,64
7	Трио + тимофеевка, смешанный посев	3,09	0,84	5,40	-0,05	8,48	0,78
8	Трио + тимофеевка, совместный посев	2,68	0,43	5,02	-0,43	7,70	0,00
9	Трио + ежа, смешанный посев	3,35	1,10	4,88	-0,57	8,23	0,53
10	Трио + ежа, совместный посев	3,60	1,35	4,91	-0,54	8,51	0,81
11	Тимофеевка луговая, одновидовой посев	2,40	0,15	3,56	-1,89	5,97	-1,73
12	Ежа сборная, одновидовой посев	2,62	0,37	3,54	-1,91	6,17	-1,53
НСР05			0,44		0,70		0,87

Анализ полученных результатов показывает, что все изучаемые варианты в сравнении с контрольным вариантом накопили одинаковое количество ПКО, кроме одновидовых травостоев тимофеевки и ежи. У сорта Пермский местный выявлена четкая тенденция к повышению массы ПКО в вариантах смешанного посева со злаками в сравнении с травостоями заложенными совместным способом. В агрофитоценозах с позднеспелым сортом Пермский местный максимального значения (8,55 кг/10 м2 сухого вещества) масса ПКО достигала в варианте посева его с ежой сборной с размещением компонентов в один рядок.

В травосмесях с сортом Трио максимальное накопление ПКО 8,51 кг/10м2 сухого вещества получено в варианте совместного его посева с ежой, а минимальное 7,70 кг/10 м2 при том же способе посева с тимофеевкой луговой. В целом по опыту минимальное накопление ПКО наблюдали после злаковых трав.

В общей массе послеукосных и корневых остатков бльшая доля принадлежит корневым остаткам. Соотношение доли ПКО и надземной массы колеблется в пределах 1 : 0,89-1,19. Минимальной она получена в одновидовых посевах клевера, максимальной в совместных посевах раннеспелой травосмеси: клевер Трио и ежа.

Таким образом, в условиях Предуралья на дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почве позднеспелый сорт клевера Пермский местный и раннеспелый сорт Трио в первый год пользования являются равноценными по накоплению биомассы: вегетативной части, послеукосных и корневых остатков.

По данным биохимического анализа растительных образцов, в т.ч. ПКО провели сравнение сортов клевера по величине и продуктивности азотфиксации (табл. 5). Величина фиксированного азота в урожае рассчитана методом сравнения с небобовой культурой, в нашем случае с тимофеевкой.

Таблица 5 – Усвоение атмосферного азота клевером I г.п.

Сорт клевера, культура	Накопление азота, кг/га				Величина азотфиксации, кг/га	Коэффициент азотфиксации, %	Продуктивность азотфиксации, кг/т	Поступило в почву биологического азота с ПКО, кг/га
	надземной массой	после-укосными остатками	корнями	сумма
Среднее за три закладки
ПМ	212,1	48,2	102,1	362,4	263,7	73	32,4	109,4
Трио	209,8	49,1	89,2	348,1	249,4	72	31,5	99,1
Тимоф.	35,7	30,1	32,9	98,7
2011 г.
ПМ	285,8	66,0	128,8	480,6	364,2	76	33,7	147,6
Трио	255,0	65,9	96,5	417,4	301,0	72	32,0	117,1
Кудесник	289,2	83,5	93,1	465,8	349,4	75	33,1	132,5
Тимоф.	36,9	33,5	46	116,4

Примечание. Накопление азота надземной массой приведено в сумме за 2 укоса

В среднем за три года и по результатам 2011 года по величине и продуктивности азотфиксации выявлено некоторое преимущество одноукосного сорта Пермский местный по сравнению с двуукосными сортами. Среди двуукосных сортов (2011 г.) по данным показателям выделился тетраплоидный сорт Кудесник. Однако, считаем, что разница по сортам не существенна, чтобы отдавать преимущество тому или иному сорту, так как обусловлена не различиями в содержании азота, а тенденциями в накоплении биомассы.

Таким образом, на дерново-подзолистых почвах Предуралья одноукосный сорт клевера Пермский местный и двуукосный – Трио в среднем за три года сопоставимы по величине, коэффициенту и продуктивности азотфиксации, которые составляют соответственно 249-264 кг/га, 72-73%, 31,5-32,4 кг/т.

4. Накопление биомассы, последействие клевера на урожайность

зерновых культур и продуктивность звена севооборота

«клевер II г.п. – ячмень – овес» на разных фонах минерального питания

В 2005 и 2006 году проводили учет урожайности клевера II г.п. и учет ПКО. По результатам исследований (табл. 6) можно сделать вывод, что по урожайности надземной массы в сумме за два укоса сорта равнозначны. Сорт Пермский местный был более урожайным в первом укосе, а сорт Трио в оба укоса формировал примерно одинаковую урожайность, подтверждая свое название двуукосный. Оба сорта были наиболее урожайными в вариантах внесения минеральных удобрений, т.е. даже на третий год после внесения проявлялось их последействие.

Таблица 6 – Урожайность надземной массы и накопление ПКО

клевером II г.п., т/га сухого вещества, среднее за 2 закладки

Сорт клевера (А)	Фон минерального питания (В)	Урожайность			Масса ПКО
		1 укос	2 укос	в сумме за 2 укоса*	всего	в том числе
						послеукосных	корневых
ПМ	без удобрений	3,0	1,9	4,8	5,7	1,6	4,1
	РК	3,2	2,0	5,2	7,2	2,0	5,2
	NРК	3,4	2,1	5,5	7,4	2,1	5,3
Среднее по сорту		3,2	2,0	5,2	6,8	1,9	4,9
Трио	без удобрений	2,5	2,1	4,5	5,5	1,5	4,0
	РК	2,8	2,3	5,1	7,0	2,0	5,0
	NРК	2,9	2,4	5,3	7,1	2,0	5,1
Среднее по сорту		2,7	2,3	5,0	6,5	1,8	4,7

Примечание: * - НСР05 част. разл. для ф. А – 1,6, для ф. В – 0,5;

НСР05 гл. эфф. для ф. А – 0,7, для ф. В – 0,4

Действие минеральных удобрений по сортам не различалось. Так, в варианте без удобрений по сорту Трио урожайность составила 4,5 т/га сухого вещества, а на фонах РК и NРК прибавка соответственно составила 0,6 и 0,8 т/га (при НСР05 главных эффектов для фактора В – 0,4 т/га).

Такая же закономерность прослеживается и в накоплении послеукосных и корневых остатков. В среднем масса ПКО поступивших в почву составила: по сорту Трио 6,5, по сорту Пермский местный 6,8 т/га сухого вещества.

Мнение Ю.К. Казанкова (1999), что величина массы оставшихся после уборки клевера растительных остатков, используемых на накопление органического вещества и создание гумуса, зависит от доз удобрений, подтверждается и нашими данными. Так, по сорту Трио в вариантах с внесением минеральных удобрений масса ПКО сформирована на уровне 7,0-7,1 т/га, что больше на 0,5-0,6 т/га, чем по безудобренному фону.

Изучая данный вопрос можно заметить, что внесение удобрений не только повышает урожайность надземной массы и ПКО, но и способствует увеличению доли послеукосных и корневых остатков в общей биомассе. Без удобрений на одну часть надземной массы клевера II г.п. приходится 0,85-0,88 части корневых остатков и 0,33 послеукосных остатков. При внесении минеральных удобрений, активность формирования ПКО повысилась в среднем по сортам клевера до 0,96-1,0 части корневых остатков, и до 0,38-0,39 послеукосных остатков на единицу надземной массы.

Послеукосные и корневые остатки подвергли химическому анализу на содержание азота, фосфора и калия, а затем провели расчет количества поступивших элементов питания в почву. Проведенные расчеты показывают, что изучаемые сорта клевера равнозначны по влиянию на почвенное плодородие (табл. 7). В сумме с послеукосными и корневыми остатками сравниваемых сортов в почву поступило приблизительно одинаковое количество элементов питания: азота 116-120 кг/га; фосфора – 30-31 кг/га; калия 65-68 кг/га. Поступление элементов питания в почву с ПКО в вариантах с внесением минеральных удобрений было больше на 30% по азоту и калию, на 40% по фосфору по сравнению с безудобренным вариантом. Установлено, что с корневыми остатками поступает от 60 до 70% элементов питания.

Таблица 7 – Количество элементов питания в запаханной массе клевера II г.п.

с послеукосными и корневыми остатками, кг/га, среднее за 2 закладки

Сорт клевера (А)	Фон минерального питания (В)	С послеукосными остатками			С корневыми остатками			Всего
		N	Р	К	N	Р	К	N	Р	К
ПМ	без удобрений	30,7	7,3	20,3	69,6	16,8	35,2	100,3	24,0	55,5
	РК	38,1	10,3	25,9	91,5	23,4	47,5	129,6	33,7	73,4
	NРК	39,2	10,4	26,4	92,7	24,0	48,7	131,9	34,4	75,2
Среднее по сорту		36,0	9,3	24,2	84,6	21,4	43,8	120,6	30,7	68,0
Трио	без удобрений	29,3	7,1	19,3	67,4	16,6	35,2	96,7	23,7	54,5
	РК	37,2	9,7	24,3	88,0	22,0	45,5	125,3	31,7	69,8
	NРК	38,5	10,1	25,1	88,0	23,5	46,5	126,5	33,6	71,6
Среднее по сорту		35,0	9,0	22,9	81,2	20,7	42,4	116,2	29,7	65,3

Таким образом, в Предуралье на дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почве сорта клевера лугового, относящиеся к разным типам, равноценны по влиянию на плодородие почвы: двуукосный сорт Трио и одноукосный сорт Пермский местный формируют одинаковую урожайность надземной массы, массу послеукосных и корневых остатков и как следствие с послеукосными и корневыми остатками в почву поступает одинаковое количество элементов питания. Действие минеральных удобрений, внесенных в дозах Р60К120 и N30P60K120 под покровную культуру прослеживается и на третий год. Оба фона одинаково способствуют более активному накоплению послеукосных и корневых остатков и повышают урожайность надземной массы клевера лугового по сравнению с фоном без удобрений. Выявлено одинаковое последействие фонов PK и NPK на формирование надземной массы и ПКО двуукосного и одноукосного сортов клевера.

В последующие годы провели учет урожайности зерновых культур в 2006 и 2007гг. – ячменя, в 2007 и 2008 гг. – овса (табл. 8).

Таблица 8 – Последействие пласта и оборота пласта клевера лугового II г.п. на урожайность зерна ячменя и овса, т/га, среднее за 2 закладки

Сорт клевера (А)	Фон минерального питания (В)	Урожайность зерна		Среднее по В
		ячмень (первая культура после клевера)	овес* (вторая культура после клевера)	для ячменя	для овса
ПМ	без удобрений	3,22	1,97	3,21	2,01
	РК	3,36	2,22	3,37	2,20
	NРК	3,46	2,65	3,48	2,61
Среднее по сорту		3,35	2,28
Трио	без удобрений	3,19	2,04
	РК	3,37	2,17
	NРК	3,49	2,57
Среднее по сорту		3,35	2,26
НСР05 част. разл. для ф. А		0,11	0,26
для ф. В		0,16	0,27
НСР05 гл. эфф. для ф. А		0,05	0,11
для ф. В		0,11	0,19

Примечание. * - фон минерального питания овса был без фосфора (см. табл.1)

Из представленных данных видно, что в среднем последействие изучаемых сортов клевера лугового II г.п. на урожайность зерновых идущих по пласту и обороту пласта одинаково. Выявлено достоверное повышение урожайности зерновых культур при внесении минеральных удобрений. Так, в среднем по фонам удобрения наибольшая урожайность зерновых культур получена при внесении азота на фоне фосфорно-калийных удобрений и составила 3,48 т/га по ячменю и 2,61 т/га по овсу, что соответственно на 0,27-0,60 т/га больше, чем в варианте без удобрений и на 0,11-0,41 т/га больше, чем по фону РК. Хотя доза азота по пласту клевера была и невысокой (30 кг/га), но ячмень хорошо отзывался на его внесение. Отзывчивость ячменя на внесение низкой дозы минерального азота, мы связываем с высокой его требовательностью к азоту и слабой биологической активностью дерново-подзолистых почв (ПКО минерализуются медленно). Повышение урожайности зерновых культур на фоне применения удобрений вызвано, в первую очередь, увеличением массы 1000 зерен и продуктивности соцветия, а также увеличением количества продуктивных стеблей к уборке.

Итак, в условиях Предуралья на дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почве одноукосный сорт клевера Пермский местный и двуукосный сорт Трио являются равноценными по влиянию на плодородие почвы и на урожайность последующих зерновых культур. Выявлено, что как по пласту, так и по обороту пласта клевера лугового внесение минеральных удобрений обеспечивает достоверную прибавку урожайности последующих зерновых культур, особенно при внесении минерального азота на фоне фосфорно-калийных и калийных удобрений.

Больших расхождений по вариантам опыта по содержанию жира, клетчатки, золы, БЭВ в урожае клевера II г.п., ячменя и овса не было. Разница наблюдается лишь по содержанию сырого протеина, которое было выше в вариантах внесения минерального азота и во втором укосе одноукосного клевера лугового (скашивали отаву). Поэтому питательность 1 кг сухого вещества по вариантам была равноценной. По питательности 1 кг сухого вещества подсчитали показатели продуктивности изучаемых культур, изменения которых аналогичны изменениям урожайности сухого вещества (табл. 9). При расчетах продуктивности включена солома зерновых культур.

Таблица 9 – Среднегодовая продуктивность звена севооборота «клевер II г.п. – ячмень – овес» при участии одноукосного и двуукосного типов клевера

на разных фонах минерального питания, среднее за 2 закладки

Сорт клевера (А)	Фон минерального питания (В)	Выход с 1 га
		сухого вещества, т	кормовых единиц, тыс.	переваримого протеина, кг	обменной энергии, ГДж
ПМ	без удобрений	4,90	3,72	402	47,7
	РК	5,28	4,02	442	51,7
	NРК	5,70	4,36	485	56,1
Среднее по сорту		5,30	4,03	443	51,8
Трио	без удобрений	4,81	3,66	386	46,9
	РК	5,20	3,95	421	50,7
	NРК	5,61	4,23	459	54,4
Среднее по сорту		5,21	3,95	422	50,7

Данные показывают, что по среднегодовой продуктивности существенной разницы в среднем по сортам клевера нет. Максимальный выход сухого вещества, кормовых единиц, переваримого протеина и обменной энергии соответственно 5,61-5,70 т/га, 4,23-4,36 тыс.к.ед./га, 422-443 кг/га, 50,7-51,8 ГДж/га в звене севооборота «клевер II г.п. – ячмень – овес» получены в вариантах с внесением азота.

Таким образом, звено севооборота «клевер II г.п. – ячмень – овес» обеспечило одинаковую продуктивность при участии обоих сортов клевера. Внесение минеральных удобрений повышало продуктивность звена севооборота и наибольшим она оказалась в вариантах с внесением минерального азота.

5. Агроэнергетическая, экономическая и производственная оценки

В первом опыте расчеты агроэнергетической эффективности возделывания одноукосного и двуукосного сортов клевера I г.п. на корм дали примерно одинаковые показатели. Так, в одновидовых посевах сорта Пермский местный и Трио коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ) составил соответственно 11,4 и 11,3 при выходе валовой энергии 145 и 142 ГДж/га. В целом максимальный уровень прироста энергии и коэффициента энергетической эффективности были в смешанных посевах. Максимальный чистый доход получен в бивидовых посевах клевера с тимофеевкой, а рентабельность – в одновидовых травостоях клевера.

В среднем по звену севооборота «клевер II г.п. - ячмень – овес» самый высокий коэффициент энергетической эффективности 6,9-7,0 ед. и рентабельность 185-188% получены в вариантах без внесения минеральных удобрений по обоим сортам клевера (табл. 10). Но вместе с тем, максимальный чистый доход получен в вариантах с внесением минерального азота.

Таблица 10 – Агроэнергетическая и экономическая оценки звена севооборота «клевер II г.п. – ячмень – овес», среднее за 2 закладки (опыт 2)

Сорт	Вариант	Затраты энергии, ГДж/га	Выход ВЭ, ГДж/га	КЭЭ	Затраты, руб./га	Стоимость урожая, руб./га	Чистый доход, руб./га	Рентабель-ность, %
ПМ	без удобрений	14,5	100,7	7,0	6460	18600	12140	188
	РК	17,1	108,6	6,3	7990	20100	12110	152
	NРК	21,0	117,5	5,6	9139	21800	12661	139
Средняя по сорту		17,5	108,9	6,2	7863	20150	12287	156
Трио	без удобрений	14,4	99,0	6,9	6425	18300	11875	185
	РК	17,1	106,7	6,2	7961	19750	11789	148
	NРК	20,9	115,2	5,5	9090	21150	12060	133
Средняя по сорту		17,5	107,0	6,1	7826	19750	11924	152

Примечание. Экономическая эффективность рассчитана по выходу кормовых единиц и цене эталона кормовой единицы – зерна овса (5 руб./кг).

Производственная проверка проведена на ячмене идущего после клевера II г.п. При этом испытывали три варианта фона удобрений: без удобрений, Р30К90, N30Р30К90. Наибольшая урожайность 3,93 т/га и прибыль 7618 руб./га получены при внесении азота на фоне фосфорно-калийных удобрений, что соответственно на 0,79 т/га и 92 руб./га больше чем в безудобренном варианте и на 0,28 т/га и 246 руб./га больше фосфорно-калийного фона.

Выводы

По результатам проведенных исследований на дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых среднеокультуренных почвах Предуралья можно сделать следующие выводы:

1. Одноукосный клевер Пермский местный и двуукосный сорт Трио формируют одинаковую урожайность сухого вещества, как на первом, так и на втором году пользования.
2. На I г.п. одновидовые и смешанные агрофитоценозы позднеспелого и раннеспелого сортов клевера обеспечивают равную урожайность. Совместные посевы клеверо-злаковых смесей по урожайности уступают смешанным на 0,93 кг/10м2 сухого вещества или на 11 %. Максимальная урожайность в смешанных посевах получена в смесях с тимофеевкой. Травостои тимофеевки и ежи формируют урожайность на 3,19 – 6,07 кг/10м2 ниже, чем одновидовые травостои клевера и клеверо-злаковые смеси.
3. Вид агрофитоценоза и способ посева сорта клевера в I г.п. обеспечивают сопоставимый выход кормовых единиц 6,30-6,50 тыс. к.ед./га, обменной энергии 78-81 ГДж/га, сбор сырого протеина 890-900 кг/га. В одновидовых и смешанных посевах клевера со злаковыми травами продуктивность была одинаковой.
4. Позднеспелый сорт клевера Пермский местный и раннеспелый сорт Трио в I г.п. являются равноценными по накоплению ПКО (7,70кг/10м2 и 7,06 кг/10м2 сухого вещества), обеспечивая поступление одинакового количества элементов питания в почву. Минимальное накопление ПКО выявлено после злаковых трав. В общей массе послеукосных и корневых остатков бльшая доля принадлежит корневым остаткам.
5. Сорта клевера Пермский местный и Трио сопоставимы по величине 249-264 кг/га, коэффициенту 72-73% и продуктивности азотфиксации 31,5-32,4 кг/т.
6. Действие минеральных удобрений, внесенных в дозах Р60К120 и N30P60K120 под покровную культуру прослеживается на клевере и на третий год жизни. Оба фона одинаково повышают урожайность надземной массы двуукосного и одноукосного сортов клевера II г.п.
7. Одноукосный сорт клевера Пермский местный и двуукосный сорт Трио II г.п. являются равноценными по накоплению ПКО, влиянию на плодородие почвы и урожайность последующих зерновых культур. Выявлено, что как по пласту, так и по обороту пласта клевера лугового внесение минеральных удобрений обеспечивает достоверную прибавку урожайности последующих зерновых культур, особенно при внесении минерального азота на фоне фосфорно-калийных и калийных удобрений.
8. Продуктивность звена севооборота «клевер II г.п. – ячмень – овес» сопоставима по обоим сортам клевера. Внесение минеральных удобрений повышало продуктивность звена севооборота и наибольшим она оказалась в вариантах с внесением минерального азота. Максимальный сбор сухого вещества, выход кормовых единиц, переваримого протеина и обменной энергии соответственно 5,61-5,70 т/га, 4,23-4,36 тыс.к.ед./га, 422-443 кг/га, 50,7-51,8 ГДж/га в звене севооборота «клевер II г.п. – ячмень – овес» получены в вариантах внесения азота.
9. С агроэнергетической и экономической точки зрения возделывание сортов Пермский местный и Трио в одновидовых посевах равноценно, КЭЭ составил соответственно 11,4 и 11,3, при выходе валовой энергии 145 и 142 ГДж/га. Максимальный уровень прироста энергии и КЭЭ были в смешанных посевах. Максимальный чистый доход получен в бивидовых посевах клевера с тимофеевкой, а рентабельность – в одновидовых травостоях клевера.
10. В среднем по звену севооборота «клевер II г.п. – ячмень – овес» самый высокий коэффициент энергетической эффективности 6,9-7,0 ед. и рентабельность 185-188% получены в вариантах без внесения минеральных удобрений по обоим сортам клевера. Но вместе с тем, максимальный чистый доход получен в вариантах с внесением минерального азота.

Рекомендации производству

В Предуралье на дерново-мелкоподзолистых среднеокультуренных почвах для повышения урожайности клевера и эффективности его использования в севооборотах:

- наряду с традиционными диплоидными сортами Пермский местный и Трио использовать тетраплоидный сорт Кудесник;

- высевать все сорта клевера в смешанных посевах с тимофеевкой;

- на фоне фосфорно-калийных удобрений по пласту клевера вносить минеральный азот до 30 кг/га для получения урожайности ячменя не менее 3,5 т/га, по обороту пласта до 60 кг/га для получения урожайности овса не менее 2,5 т/га.

Список опубликованных работ по теме диссертации

Ведущие рецензируемые научные журналы,

определённые ВАК Минобрнауки России

1. Акманаев Э.Д., Башкирцев Д.Л. Влияние пласта и оборота пласта одноукосного и двуукосного клевера лугового на урожайность последующих зерновых культур в Предуралье //Известия Оренбургского ГАУ. 2011. №3(31). С. 45-48.
2. Акманаев Э.Д., Башкирцев Д.Л., Макарова В.М., Холзаков В.М. Сравнительная урожайность клевера лугового и многолетних злаковых трав разной скороспелости при разных способах посева на дерново-подзолистых почвах Предуралья //Аграрный вестник Урала. 2012. №1(93). С. 4-6.
3. Макарова В.М., Акманаев Э.Д., Акманаева Ю.А., Башкирцев Д.Л. Накопление биомассы клевером луговым и злаковыми травами разной скороспелости в первый год пользования в Предуралье //Известия Оренбургского ГАУ. 2012. № 1(33). С. 32-34.

Публикации в других изданиях

4. Башкирцев Д.Л., Акманаев Э.Д. Влияние оборота пласта одноукосного и двуукосного клевера лугового на урожайность овса при различных фонах минерального питания //Молодежная наука 2011: технологии, инновации. Материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (Пермь, 16-17 марта 2011 года). Ч. 1. Пермь: Изд-во ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2011. С. 3-5.
5. Башкирцев Д.Л. Роль двуукосного клевера лугового в повышении плодородия почв в условиях Предуралья //Актуальные проблемы развития АПК в научных исследованиях молодых ученых: Тр. Всероссийского совета молодых ученых и специалистов аграрных образовательных и научных учреждений. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2011. С. 7-11.