Введение
Увеличение производства продукции растениеводства за счет повышения урожайности сельскохозяйственных культур и сохранение плодородия почв - важная задача современного земледелия, в решении которой ведущая роль принадлежит минеральным удобрениям и прежде всего азотным. Именно азотные удобрения обладают наиболее широким спектром действия на биосферу.
В настоящее время в сельскохозяйственном производстве выращивают ограниченный набор полевых культур. Введение в культурооборот новых нетрадиционных культур способствует созданию стабильности и устойчивости в растениеводстве. Особое место в кормопроизводстве, одной из важнейших отраслей растениеводства, может занять африканское просо (Pennisetum americanum (L.) Shuman) - мало изученная кормовая культура с уникальными хозяйственно - ботаническими свойствами и большим потенциалом продуктивности.
Впервые африканское просо (перистощетинник американский) было завезено в Россию в 1898 году, но не получило широкого распространения (С.Г. Варадинов, Т.Б. Томилина, 1978).
В последнее десятилетие в нашей стране африканское просо введено в культуру как новое кормовое растение, которое возделывается на сено, силос, для зеленого корма и для выпаса скота (А.И. Смирнов, 1952).
Африканское просо может быть использовано и для приготовления крупы, муки, пивоварения, а также для выгонки спирта (И.Г. Ритус, 1952).
Важными биологическими свойствами африканского проса являются высокая продуктивность, устойчивость к болезням, высокий коэффициент размножения, а также высокие кормовые и пищевые достоинства зерна (А.В. Баштовой, 1994).
Африканское просо значительно превосходит кукурузу и магар по питательности и дает 2-3 укоса зеленой массы за вегетационный период. Сегодня ведется активный поиск новых высокобелковых кормовых культур, сор-
4
тов и технологий их выращивания, адаптированных к условиям предгорий. В связи с этим весьма актуально изучение агротехнических приемов возделывания и условий минерального питания африканского проса.
Продуктивность африканского проса формируется под воздействием внешней среды и условий произрастания. Одним из ведущих факторов, поддающихся регулированию, является минеральное питание, которое можно улучшить внесением удобрений. Однако дефицит традиционных удобрений, который испытывает земледелие в настоящее время, делает необходимым выявление и применение новых нетрадиционных удобрений.
В этом отношении весьма перспективным представляется использование различных местных удобрений, к которым можно отнести природные цеолиты Заманкульского месторождения, относящиеся к группе минералов алюмосиликатов. Благодаря сорбционным и ионообменным свойствам, высокому содержанию макро- и микроэлементов они повышают плодородие почв и улучшают экологическую ситуацию.
Применение гумата калия - природного стимулятора роста и развития растений - способствует легкому усвоению его растениями, мобилизует его иммунную систему, стимулирует развитие мощной корневой системы, способствует усиленному поступлению питательных веществ, снижает содержание нитратов в продукции в 2 раза, увеличивая содержание хлорофилла, витаминов, Сахаров и других ценных веществ.
Использование лантаноидов в растениеводстве в качестве микроудобрений - явление новое, малоизученное. Из литературных источников известно, что сульфаты и нитраты лантана проявляют высокую биологическую активность, повышают всхожесть семян пшеницы, гороха, кукурузы, сахарной свеклы и увеличивают урожайность этих культур, повышают качество продукции.
Работы по интродукции перистощетинника американского (африканского проса) начаты в Северной Осетии весной 1991 года на опытном поле НИИ биотехнологии Горского ГАУ.
В течение 1996 - 2000 гг. С.А. Гревцовой (2002) были изучены химический состав и питательная ценность африканского проса в условиях РСО - Алания. Однако вопросы технологии выращивания и минерального питания разработаны еще слабо, и это является одной из причин трудного внедрения его в производство.
В настоящей диссертационной работе изложены результаты исследований по изучению влияния удобрений, цеолита, гумата калия и сульфата церия на урожайность и качество африканского проса на дерново - глеевой почве в лесолуговой зоне РСО - Алания.
Глава 1. Состояние изученности вопроса (обзор литературы)
1.1. Распространение и хозяйственная ценность африканского проса
Для создания продуктивных кормовых угодий большое значение приобретает интродукция форм злаков тропиков, способных в условиях жаркого лета формировать высокие урожаи надземной массы (А.В. Баштовой, 1997).
Африканское просо (Pennissetium tiphoideum Richt) является древнейшей зерновой культурой многих стран Африки и Азии (Марокко, Сомали, Египта, Индии и др.) (И.Г. Ритус, 1952).
Впервые африканское просо, или перистощетинник американский, завезли в Россию в 1898 году (С.Г. Варадинов, Т.Б. Томилина, 1978).
В нашей стране посевы африканского проса начали производиться с 1925 - 1926 гг. Это перспективная кормовая культура для полузасушливых и засушливых зон страны, прежде всего Северного Кавказа и Нижнего Поволжья (Г. А. Романенко, А.И. Тютюнников, П.А. Гончаров, 1999).
Африканское просо (жемчужное просо, негритянское или голозерное просо, перловое или высокорослое просо, перистощетинник американский) относится к семейству однолетних злаковых. По внешнему виду несколько напоминает высокорослые сорта сорго (С.Г. Варадинов, 1986; Г. А. Романенко, А.И. Тютюнников, П.А. Гончаров, 1999).
Посевы африканского проса сосредоточены в основном в странах Азии и Африки. В Индии имеет наибольшее распространение. По сведениям, приведенным Д.В. Тер-Аванесяном (1961), под этим видом было занято более 30 млн. га. Всего же в Индии под всеми просовыми занято 36,708 млн. га
В Африке наиболее древней и важной продовольственной культурой для аборигенного населения было африканское просо (В.Н. Лысов, 1968).
Его в XIV веке завезли в Испанию и Северную Африку, где выращивали на зерно, затем завезли в Индию, Австралию и США в качестве фуражной культуры (А.В. Добранов, 1982).
Широкий ареал выращивания африканского просо обусловлен наличием многих его форм и сортов с различным вегетационным периодом: в сухой зоне выращивают сорта и формы с коротким вегетационным периодом, в умеренно-влажной - со средним и длинным (П.Н. Ивончик, 1976).
С удлинением периода вегетации повышается выход с единицы площади зеленой массы, сена и силоса за счет большой облиственности и высоты растений, а урожайность зерна снижается, что объясняется поздним выметыванием и затянутым периодом налива и созревания семян. В июле-августе наблюдались максимальные температуры и дефицит влаги, что отрицательно сказывалось на наливе зерна и накоплении запасных веществ в эндосперме (С.Г. Варадинов, 1989).
По данным С.Г. Варадинова и Л.В. Величку (1988), в засушливые 1983 и 1985гг. на Кубани максимальные сборы зеленой массы и сена с единицы площади обеспечивали образцы африканского просо К-165 (70,5 и 12,9 т/га).
Как отмечает С.Н. Бахарева (1978), урожай зерна африканского проса варьирует в среднем от 0,64 до 0,68 т/га, но на отдельных участках достигает 1,8-2,0тс1га.
Как утверждает Ю.И. Кириллов (1971), африканское просо в ближайшем будущем найдет широкое распространение в качестве ценной однолетней кормовой культуры в засушливых районах Юго-востока России, в Туркмении, Таджикистане, Киргизии, в Украине и Северном Кавказе.
По данным А.В. Баштового (1994), африканское просо обладает высокой засухоустойчивостью, хорошо переносит высокие температуры и недостаток влаги, дает высокие урожаи зеленого корма, силосной массы и сена, меньше других зерновых культур страдает от болезней и вредителей, устойчиво к полеганию.
По кормовым достоинствам просяная солома приближается к сену однолетних трав, ее охотно поедают животные (Л.И. Гоменюк, 1965).
По мнению И.Е. Асланова, В.А. Бондарева, В.Н. Киреева (1981), большая засухоустойчивость делает африканское просо ценным компонентом зеленого конвеера в районах недостаточного увлажнения, обеспечивающим скот зеленым кормом в середине лета и осенью. Зеленая масса содержит достаточное количество питательных веществ и охотно поедается всеми видами сельскохозяйственных животных.
С.Г. Варадинов (1982) отмечает, что в отличие от сорго зеленая масса африканского проса не содержит синильной кислоты и может использоваться как пастбищная культура в фазе колошения и выхода в трубку. Коллекция африканского проса в ВИРе насчитывает 410 образцов и изучается в настоящее время на Кубанской и Приуральской опытных станциях института.
Г.А. Романенко, А.И. Тютюнников, П.А. Гончаров (1999) указывают, что африканское просо возделывается для получения силосной массы, зеленого корма, сена и зерна. Оно отличается высокой урожайностью, питательностью, хорошо поедается крупным рогатым скотом и не содержит в себе вредных и ядовитых веществ.
Поедаемость зеленой массы в фазу выметывания и выхода в трубку 100% - я для крупного рогатого скота, лошадей и овец. В 1 кг зеленого корма содержится 33 г белка, 0,7-0,8 г фосфора и 1,1 г кальция (Г.В. Устименко -Бакумовский, 1989).
Благодаря комплексу биологических признаков и свойств африканское просо представляет интерес как в кормовом, так и пищевом отношении (С.Г. Варадинов, Л.В. Величку (1989).
А.А. Соколов (1948) утверждает, что африканское просо как крупяная культура обеспечивает высококачественный пищевой продукт. Наряду с крупой дает муку. Зерно проса содержит большое количество крахмала и применяется для приготовления солода в пивоварении или в качестве сырья в спиртовой промышленности. В непереработанном виде просо широко используется как кормовое средство при откорме домашней птицы.
С ростом пожнивных посевов африканское просо вследствие своих биологических особенностей, несомненно, должно занять одно из первых мест среди пожнивных культур (А. А. Соколов, 1948).
Уборка на силос проводится в фазах выметывания и молочной спелости, когда в паренхиме стеблей накапливается максимальное количество са-харов (А.В. Добранов, 1982).
П.И. Подгорный (1963) указывает, что африканское просо как высокостебельное растение может быть отличным ветрозащитным кулисным растением.
А.А. Корнилов (1957) считает, что зерно проса - пшено дает очень питательную кашу, хорошо разваривающуюся в течение 25-30 минут, питательность пшенной каши высока. Содержание белка высокое и колеблется от 10 до 14 %, жира содержится 2-4 %, крахмала 70-83 %.
В производственных и опытных посевах африканское просо давало во многих районах нашей страны высокие урожаи зеленой массы и зерна. Так, например, в колхозе «Объединенный труд» Куйбышевской области было получено зеленой массы 450 ц/га; в колхозе им Энгельса собрали 50-60 ц/га сена; в Саратовской области в 1948 году был собран урожай зерна в 42 ц/га (И.Г. Ритус, 1952).
Г.А. Романенко (1999) считает, что в связи с длительным прохождением отдельных фаз вегетации африканское просо дает зеленую массу в поздние сроки - после кукурузы и суданской травы первого укоса. Африканское просо хорошо отрастает после скашивания, благодаря чему в южных районах России дает 2-3 укоса.
В отличие от колосовых злаков у проса листья и стебли остаются зелеными почти до уборки. Это объясняется тем, что корневая система продолжает функционировать и развиваться еще долгое время после завершения листообразования и снабжать надземные органы всеми необходимыми элементами питания. Этот признак приспособительный: в случае засухи налив зерна может продолжаться за счет питательных веществ стебля и листьев. В
10
метелке образуется более 1000 семян. Масса 1000 зерен составляет 4-12 г (А.В. Баштовой, 1997).
Изучение африканского проса на полях различных опытных учреждений и в производственных условиях показало, что оно весьма перспективно как кормовая и крупяная культура на юге Северного Кавказа и может успешно использоваться для формирования надежной кормовой базы для животноводства.
1.2. Ботанико - биологическая характеристика африканского проса
Африканское просо — культура, способная формировать два урожая надземной массы за вегетационный период. Оно относится к классу однодольных Monocptylyedonae, порядка Poales, семейству Роасеае, роду Pennise-tum. Род Pennisetum включает более 50 видов. Наиболее известным и важным является вид Африканское просо P. americanum (L) Schmann Rich (Н.Н. Цвелев, 1976).
Выявлены две разновидности африканского проса, возделываемого в нашей стране - остистая и безостая. Обе разновидности выведены П.Ф. Медведевым на Кубанской опытной станции в 1940-1941 гг. (П.И. Подгорный, 1963).
Разновидность остистая (P. typhoideum Rich, var aristatum) характеризуется более толстыми, хорошо облиственными стеблями, высокой кустистостью (9-10 побегов в кустах) и веретеновидным соцветием (метелкой) с длинными жесткими остями. Разновидность безостая (P. typhoideum Rich, var inermis) отличается более тонкими высокорослыми стеблями (6-7 стеблей в кусте) и метелкой без остей (И.Г. Ритус, 1952).
Корневая система мочковатая, довольно сильно разрастающаяся и ко времени созревания проникает в почву на глубину более 2 метров. Это обеспечивает его устойчивость к засухе и полеганию даже при наличии сильных ветров (А.И. Смирнов, 1952).
11
Стебли африканского проса прямые, слегка опущенные и утолщенные в узлах, достигают высоты 150-350 см и более. Образует 11-13 междоузлий (Павлюков, 1988; И.Г. Ритус, 1952). По данным Г.А. Романенко, А.И. Тютюнникова, П.А. Гончарова (1999), стебель африканского проса заканчивается соцветием, после выбрасывания которого он становится прочным и крепким. Кустистость в зависимости от площади питания и почвенных условий колеблется от 3 до 18 побегов на одно растение.
Африканское просо может куститься слабо (3-6 стеблей) и сильно, при благоприятных условиях на одном растении образуются от 15-20 до 40 стеблей и более (И.Д. Безпалый, 1978).
Листья длинные, широкие, линейноланцетные, длиннозаостренные, опущенные (П.П. Вавилов, Л.Н. Балышев, 1984).
Как отмечает П.И. Подгорный (1963), у растений африканского проса листья имеют длину 50-80 см, а ширину 3-5 см.
У сильно кустящихся форм растений листья имеют большой угол отклонения от побега, что приводит к затемнению листьев нижних ярусов (Л.Н. Величко, 1982).
Соцветие - колосовидная метелка длиной 16-50 см, диаметром 1-7 см (Г.А. Романенко, А.И. Тютюнников, П.А. Гончаров, 1999).
Соцветие - верхушечная плотная колосовидная метелка, остистая или безостая с большим количеством голых, заостренных зерновок (до 3000). Масса 1000 зерен- 6-15 г (П.И. Предгорный, 1963).
Ю.И. Кириллов (1971) считает, что продолжительность цветения одного соцветия африканского проса составляет 6-10 дней. Продолжительность цветения всего растения составляет до 25 дней и более.
Африканское просо - однолетнее растение с вегетационным периодом от 110 до 180 дней. Оно теплолюбиво и засухоустойчиво. Семена его прорастают при температуре 14-15° С. В начальный период, примерно около месяца после всходов, оно растет медленно, а затем после кущения, с наступлением
12
более высокой температуры нарастание надземной массы идет быстро и сильно вплоть до конца фазы выбрасывания метелок (ИХ. Ритус, 1952).
В благоприятных условиях всходы появляются через 4-5 дней после посева, а при неблагоприятных (низкая температура, недостаток влаги) — через 1,5-2 недели. Для прорастания семян африканского проса оптимальной является температура 20-30°С (Г.А. Романенко, А.И. Тютюнников, П.А. Гончаров, 1999).
Африканское просо - одно из самых засухоустойчивых культур мира. Высокая засухоустойчивость обеспечивается мощной глубокой корневой системой и наличием таких защитных свойств, как довольно сильное опущение всех частей листа, а также способность листового аппарата восстанавливать нормальное функционирование даже при длительной засухе. Оно меньше других культур страдает от суховеев и лучше переносит почвенную и воздушную засуху (А.В. Баштовой, 1997).
Африканское просо - культура короткого дня. Оно относится к светолюбивым растениям. При 8-10 часовом дне значительно ускоряется развитие растений, а при удлинении дня до 15-18 ч. вегетационный период увеличивается (А.Ф. Якименко, 1975).
Растения особенно чувствительны к интенсивности освещения во время цветения. Недостаточная интенсивность света в этот период вызывает полное бесплодие метелок (А.Ф. Якименко, 1975).
К почвам эта культура не особенно требовательна. С успехом возделы-вается на хорошо обработанных, чистых от сорняков черноземных и каштановых, супесчаных и суглинистых почвах. Не удается на тяжелых глинистых почвах низин, на засоленных и кислых почвах (ГЛ. Романенко, А.И. Тютюнников, П.А. Гончаров, 1999).
По данным СМ. Белецкого (1959), с 1 т урожая семян просо выносит из тропических железистых почв N - 34; Р2О5 - 19,8; К2О - 23,7; СаО - 25,4; MgO - 29 кг. Африканское просо способно усваивать из почвы малодоступные питательные вещества.
13
Наибольшая потребность в питательных веществах приходится на период выметывания - цветения (Л.И. Гоменюк, 1965).
После появления всходов наступает период ускорения роста растений, во время которого развивается мощная корневая система. Надземные органы в это время развиваются слабо, и посевы могут сильно засоряться. Период ускорения продолжается 5-6 недель — до начала фазы кущения (Г.А. Романенко, А.И. Тютюнников, П.А. Гончаров, 1999).
Для растений африканского проса важное значение имеет кущение, которое начинается после образования 5-6 - го листа; эта фаза служит показателем наступления периода наибольшего роста растений, когда они усиленно начинают потреблять питательные вещества. Кущение у проса обычно начинается на 15-25-й день после всходов. Наиболее благоприятные условия для кущения африканского проса создаются при температуре 15-20°С (Л.И. Гоменюк, 1965).
У разных сортов африканского проса фаза выхода в трубку начинается в период через 35-60 дней, у позднеспелых сортов этот период затягивается и до 90 дней вегетации (И.Д. Беспалый, 1972).
Выметывание наступает через 20-35 дней после кущения или спустя 40-45 дней после появления всходов. От начала до конца выметывания проходит в среднем 16-18 дней (А.Ф. Якименко, 1975). Наступление выметывания в большой мере зависит от прохождения световой стадии.
На Северном Кавказе усиленный рост стеблей начинается в фазу выметывания и цветения, обычно во второй половине июня, и заканчивается в июле. В южных районах стебли достигают большей высоты, чем в северных (Г. А. Романенко, А.И. Тютюнников, П.А. Гончаров, 1999).
Цветение африканского проса наступает вслед за выметыванием, на 3-6-й день. Продолжительность цветения всей метелки около 10-15 дней (А. А. Соколов, 1948).
Зерна африканского проса созревают на 65-95 - й день после появления всходов. Процесс созревания зависит от метеорологических условий.
14
При теплой и сухой погоде оно наступает раньше и период его сокращается. Формирование, налив и созревание зерна длится 30-50 дней (А.Ф. Якименко, 1975).
При созревании зерна проходят фазы спелости молочную, восковую и полную.
Лучшее место в севообороте — пласт и оборот пласта многолетних трав, старые залежи после зернобобовых культур. Повторные посевы африканского проса на одном и том же месте нежелательны из-за массового размножения паразитирующих грибов (И.Ю. Комракова, 2001).
По данным Г.А. Романенко, А.И. Тютюнникова, П.А. Гончарова (1999), африканское просо высевается в севообороте после культур, оставляющих почву в чистом от сорняков состоянии и раноубираемых: озимых на корм, чины, вики, нута на зерно и других. Вследствие высокостебельности, кустистости и прочности стеблей африканское просо с успехом возделывается на семена в кулисных парах.
Африканское просо не является хорошим предшественником, так как его высокие урожаи выносят из почвы много влаги и питательных веществ, особенно азота. К тому же после уборки его в почве остается большое количество грубых остатков.
Африканское просо — пропашная культура. Оно требует хорошо обработанных и чистых от сорняков почв. На полях после рано убираемых предшественников обработку почвы нужно начинать одновременно или вслед за их уборкой с лущения на глубину до 5 см, а осенью произвести глубокую вспашку на зябь плугом с предплужником. Весной пораньше необходимо провести боронование зяби, прежде всего в целях сохранения влаги, а затем культивацию с боронованием. Предпосевная культивация на глубину заделки семян сопровождается прикатыванием почвы перед посевом в целях уплотнения и лучшего притока влаги к семенам (И.Г. Ритус, 1952).
Чтобы восполнить убыль питательных веществ, необходимо применять органические и минеральные удобрения (Г. А. Романенко, 1999).
15
В первый период жизни просо потребляет (до кущения) минимальное количество питательных веществ, а в период наиболее усиленного роста, то есть в фазу выметывания — максимальное, кроме фосфора, который в наибольшем количестве необходим для развития в период налива зерна (В.Н. Лысов, 1968).
Под основную обработку почвы рекомендуется вносить навоз, фосфорные и калийные удобрения, азотные удобрения вносятся при посеве и в подкормку в фазу кущения.
На 1 гектар почвы рекомендуется вносить 15-20 т навоза и 150 кг минеральных удобрений.
Внесение под африканское просо навоза в норме 20 т/га или минеральных удобрений в дозе N — 45; РгО5 — 45 и К2О - 60 кг/га давало значительное повышение урожая (И.Г. Ритус, 1952).
Для посева отбираются здоровые, хорошо отсортированные, выровненные и очищенные от примесей семена первого класса (И.Ю. Комракова, 2001).
Перед посевом рекомендуется обрабатывать семена проса в растворах микроэлементов. Замачивание семян производится в очень слабых, 0,01 - 0,05 %-ных растворах микроэлементов в течение 12-20 часов с последующим подсушиванием на воздухе (В.Н. Лысов, 1968).
Посев следует начинать, когда установится теплая погода, и почва на глубине 10 см прогреется до 12-15 °С (Г. А, Романенко и др., 1999).
Способ посева - широкорядный: а) при культуре на зеленый корм ширина междурядий преимущественно 30-45 см, обычно без последующего прореживания в рядках; б) при культуре на силос и семена ширина междурядий устанавливается в 50-70 см, с последующим доведением путем прорывки расстояния между растениями в рядках до 30 см. Норма высева семян при культуре на зеленый корм и силос 12-14 кг, а при культуре на зерно — 7-10 кг/га. Глубина заделки семян при нормальной влажности почвы 3 см, а в засушливых районах — до 5-6 см (И.Г. Ритус, 1952).
16
По данным А.И. Смирнова (1952), норма высева при посеве на семена - 5-6, на силос 8-10, на зеленую массу -12-15 кг/га. Уход за широкорядными посевами состоит из рыхления междурядий и полки сорняков в рядках. На семенных посевах производится прорывка растений на 25-30 см при достижении растениями 10-12 см высоты.
Посев производится зерновыми сеялками. После посева следует произвести прикатывание почвы с последующим боронованием, легкими боронами.
Уборку на сено следует проводить перед началом выбрасывания метелок. Более позднее сенокошение дает грубое, менее питательное, недостаточно поедаемое животными сено и слабое отрастание отавы.
На зеленый корм африканское просо следует косить примерно за 1-2 недели до выбрасывания метелок. В это время зеленая масса богата белками и хорошо поедается животными.
Уборку на силос проводят не позднее фазы молочной спелости семян на главных стеблях. В это время силосная масса богата питательными веществами и вследствие своей сочности хорошо силосуется (Г. А. Романенко и др., 1999).
Африканское просо при культуре на зерно убирается в период полного созревания не менее 70 % семенных метелок (И.Г. Ритус, 1952).
1.3. Агрохимические свойства почвы в зависимости от удобрений
В процессе сельскохозяйственного использования почвы важное значение приобретает ее плодородие. Плодородие - одно из важнейших характеристик почвы и является важным звеном интенсификации земледелия (С.Х. Дзанагов, 1999).
Под плодородием понимается способность почвы производить урожай растений. Плодородная почва должна обеспечивать растения питательными веществами, водой, воздухом, теплом (А. С. Фатьянов, С.Н. Тайчинов, 1972).
17 |
