5 ВВЕДЕНИЕ
Решение важнейшей народнохозяйственной задачи - обеспечения населения России продовольствием собственного производства, тесно связано с повышением продуктивности животноводства и обеспеченностью поголовья скота высококачественными кормами.
В Нечерноземной зоне России в создании прочной кормовой базы основная роль отводится многолетним травам и в частности клеверу луговому (Trifolium pratense L.), обладающему уникальными свойствами; экологической пластичного стью, высокой азотфиксирующей способностью, высокими кормовыми достоинствами, как белковая культура, и относительно низкой энергоемкостью выращивания, благодаря которым можно успешно решать и проблему производства дешевых кормов, и проблему растительного белка.
Клевер луговой - культура больших потенциальных возможностей. Его средняя урожайность достигает 6-8 т/га сухого вещества, в 1 кг которого содержится до 17-20 % и более сырого протеина; в нем имеются, помимо каротина, многие витамины, микроэлементы, незаменимые аминокислоты. Зеленая масса клевера пригодна как для непосредственного скармливания животным в смеси со злаковыми г* культурами, так и для заготовки сена, сенажа, силоса, травяной муки, гранул или
брикетов (Новоселова А.С., 2002).
В последние годы, в условиях резкого падения плодородия пахотных земель и ухудшения агрофизических свойств почвы, из-за отсутствия удобрений, клевер луговой становится основой современного биологизированного земледелия, особенно в лесной и лесостепной зонах европейской территории России, где баланс питательных веществ большинства почв складывается неблагоприятно.
В.Р.Вильямс (1948) считал, что возделывание многолетних трав в полевых севооборотах является важнейшим средством воссоздания плодородия почвы, т.е. придания ей надлежащей структуры.
6
Как отмечает А.С.Новоселова (2002), видные деятели сельскохозяйственной
^ науки, такие как А.В.Советов, П.А. Костычев, Д.Н.Прянишников, В.Р. Вильяме,
П.А.Лисицын и другие, связывали с клевером судьбу отечественного земледелия и
в первую очередь в районах с бедными подзолистыми и серыми лесными почвами
и низким содержанием гумуса и азота.
При ограниченности материальных и энергетических ресурсов в нашей стране затраты полевого травосеяния существенно могут снижаться при выращивании на пахотных землях бобовых трав (клевер луговой, люцерна), которые выполняют основную роль в производстве кормового растительного белка и накоплении био-гЧ логического азота в почве (Каримов Х.З., 2000).
Клевер луговой занимает в России около 40 % площади посева многолетних трав, большая часть которых размещается на мелиорируемых землях. Мелиорируемые земли в гумидной зоне приурочены в основном к ландшафтам с полугид-роморфными и гидроморфными почвами, лимитирующими факторами продуктивности которых, наряду с переувлажнением, являются повышенная кислотность и низкое содержание элементов питания.
Актуальность темы. Серьезный спад сельскохозяйственного производства и слабая техническая оснащенность привели в последние годы к резкому сокраще-Н' нию посевных площадей многолетних трав и особенно бобовых, как в целом по
России, так и в хозяйствах Нечерноземной зоны. В 2000 г. их укосные площади, по сравнению с 1991 г., сократились почти на 3 млн. га. Резко снизились урожайность и качество травостоя. В настоящее время в структуре многолетних трав во многих регионах свыше 60-70 % занимают злаковые старовозрастные травостои, на которых без внесения удобрений на мелиорируемых землях, невозможно получить их высокую продуктивность. К тому же большая часть возделываемых в стране сортов клевера лугового (свыше 60 %) - это районированные еще в 60-80 годы сорта, преимущественно позднеспелые, полегаемые и недостаточно устойчивые к вредным организмам и стрессовым ситуациям. В частности, в хозяйствах
7 Тверской области самые большие площади заняты старовозрастным сортом ВИК-
"г> 7, районированным с 1969 года.
В этих условиях изменить создавшееся положение возможно при увеличении в структуре семенных посевов бобовых культур доли раннеспелых и среднеспелых сортов, особенно нового поколения с высокой кормовой и семенной продуктивностью (до 2,2-2,5 млн. га), таких как Ранний 2, Трио, Марс, Орлик и другие (Новоселов М.Ю., 2000), с отработкой комплексов агроприемов и технологий их возделывания в различных почвенно-климатических условиях.
Существенное значение при этом будут иметь разработка и применение более ¦К' эффективных и менее затратных способов и средств посева, уборки новых ранне-
спелых тетраплоидных сортов, способствующих увеличению производства высококачественных семян и высокобелковых кормов на мелиорируемых землях.
Цель и задачи исследований - разработать эффективные технологические приемы возделывания раннеспелого тетраплоидного клевера лугового сорта Марс на семена, адаптированные к природно-климатическим условиям мелиорируемых земель Центрального района Нечерноземной зоны России.
Программой исследований предусматривалось решение следующих задач:
- изучить особенности формирования семенного травостоя и цветения ранне-Н спелого клевера;
- выявить оптимальные нормы высева изучаемого сорта при закладке семенников, создающие лучшие условия для формирования высокого урожая и качества семян;
-установить нормы, сроки и эффективность применения микроэлементов в целях повышения семенной продуктивности сорта;
-изучить целесообразность использования в технологическом процессе возделывания клевера на семена некоторых новых технических средств и приспособлений;
8
-определить качественные показатели семян: энергию прорастания, всхожесть, зараженность фитопатогенами;
- выявить кормовые достоинства изучаемого сорта клевера;
-дать экономическую оценку эффективности разработанной технологии возделывания раннеспелого тетраплоидного клевера Марс на семена.
Научная новизна. Впервые для условий Центрального района Нечерноземной зоны изучены особенности роста и развития нового раннеспелого тетраплоидного клевера лугового сорта Марс при возделывании на семена на мелиорируемых землях. Дана всесторонняя его оценка по комплексу хозяйственно-ценных признаков, устойчивости к вредным объектам, семенной и кормовой продуктивности.
Научно обоснованы и экспериментально подтверждены: оптимальная продолжительность использования травостоя на семенные цели; целесообразность применения пониженных норм высева при закладке семенников; рациональность норм и способов внесения микроэлементов, способствующих формированию наиболее продуктивного стеблестоя; эффективность использования специальных технических средств и приспособлений, повышающих производительность труда, урожай и качество продукции.
Практическая значимость работы заключается в обоснованных рекомендациях хозяйствам Верхневолжья нового раннеспелого, интенсивного типа, тетраплоидного клевера лугового сорта Марс при возделывании на семена, с использованием эффективных технологических приемов, показавших, по данным производственной проверки, его существенные преимущества как раннеспелого, более продуктивного: уровень рентабельности составил 242 % (по сортам Тетраплоид-ный ВИК и ВИК-7 - 147 и 131 %).
Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку в хозяйствах Калининского (ОПХ "Заветы Ленина") и Рамешковского районов (к-з "Трудовик") Тверской области.
9 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были
1' доложены и обсуждены на научно-практических конференциях Тверской ГСХА
(2002-2003 гг.) и на Международной научной конференции "Земледелие на рубеже XXI века", Москва, 2002 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных статей, получено в соавторстве 3 патента на изобретение и 1 свидетельство на полезную модель. Издано 3 инф. листка ЦНТИ Тверской области.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 142 страницах, содержит 25 таблиц, 17 рисунков, состоит из введения, обзора литературы, 6 глав, ^i основных выводов и предложений производству, библиографического списка ис-
пользованной литературы, который включает 190 наименований, из них 22 на иностранных языках и 11 приложений.
Основные положения, выносимые на защиту:
- особенности роста, развития и формирования семенного травостоя нового раннеспелого тетраплоидного клевера лугового сорта Марс при возделывании на мелиорированных землях в зависимости от нормы высева и погодных условий;
- обоснование целесообразности снижения рекомендуемой нормы высева нового сорта при закладке семенников;
fv - эффективность применения различных норм и способов внесения микро-
элементов бора и молибдена при формировании высокопродуктивного травостоя раннеспелого тетраплоидного сорта клевера;
- эффективность использования при возделывании сорта Марс на семенные цели специальных технических средств и приспособлений, способствующих повышению производительности труда и снижению потерь урожая семян;
- преимущество новых раннеспелых сортов клевера лугового по сравнению со стародавним диплоидным сортом ВИК-7.
Автор выражает искреннюю благодарность лауреату Государственной пре-
К
мии, академику Россельхозакадемии, директору ВНИИМЗ Ковалеву Н.Г. за пре-
10
доставленную возможность проведения научных исследований; научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук Новоселову М.Ю. за методическую помощь и поддержку при работе над диссертацией, а также сотрудникам отдела первичного семеноводства ВНИРТМЗ за содействие в проведении научных исследований.
11 1. Обзор литературы
1.1 Биологические и хозяйственные особенности клевера лугового (Trifolium pratense L.)
Из всех видов клеверов, находящихся в производстве России, самым распространенным видом является клевер луговой (Trifolium pratense L.) - энтомофиль-ное, двулетнее или однолетнее травянистое растение семейства Бобовые (Fabaceae) или Мотыльковые (Papilionaceae).
Различают два типа культурного клевера лугового: Trifolium pratense foliosum (Trifolium pratense serotinum) - одноукосный позднеспелый и Trifolium pratense -)>*< praccox - двуукосный раннеспелый.
Строение и форма куста у различных типов разные. У растений раннеспелого типа куст прямостоячий, слаборазвалистый, у позднеспелого - полуразвалистый, развалистый.
Высота растений также различная: у раннеспелого типа они более низкорослые и более облиственные, но имеют меньше ветвей и междоузлий. Как правило, у раннеспелого - 5-7 междоузлий, у позднеспелого - 8-9, что дает основание по данным академика П.И.Лисицына отличать позднеспелый клевер от раннеспелого. Однако у популяции число междоузлий может варьировать: у раннеспелого кле-•Г\ вера от 2 до 9, позднеспелого - от 4 до 14 (Лисицын П.И., 1951).
Стебли клевера лугового - это ветви укороченного главного стебля растения. Укороченный главный стебель образует листовую розетку, из пазух листьев которой отходят боковые ветви или стебли клевера, которые обычно прижаты белесоватыми волосками.
Корневая система состоит из главного (стержневого) корня, боковых корней, а у некоторых видов - и из придаточных. При этом выявлено, что у клевера раннеспелого типа корневая система стержневая, у позднеспелого - стержневато-мочковатая. Корни клевера проникают в почву на глубину 2-2,5 м, однако, основная масса их находится в верхнем слое почвы на глубине 20-25 см.
12 В год посева корни развиваются быстро. От главного корня отходят боковые
^ ответвления, дающие в свою очередь более тонкие корешки, на которых развива-
ются клубеньковые бактерии, усваивающие азот воздуха и обогащающие им почву. У позднеспелого клевера клубеньков развивается больше, чем у скороспелого (Новоселова А.С., 2002).
Листья сложные, тройчатые, у отдельных видов встречаются с четырьмя, пятью и шестью листочками. Форма листочков довольно разнообразная: яйцевидная, удлиненно-яйцевидная, яйцевидная с клиновидным основанием, эллиптическая и др. Окраска листьев от светло-зеленой до темно-зеленой с беловатым треуголь-)^) ным пятном.
Цветки клевера собраны в соцветие-головку до 2,5-3 см в диаметре. Число цветков в головке сильно колеблется в зависимости от типа и возраста клевера и от условий выращивания, в среднем одна головка имеет от 60 до 120 и более цветков.
Цветки клевера мелкие, обоеполые. Венчик цветка ярко окрашен в основном в лилово-красный цвет и состоит из верхнего лепестка - паруса, двух боковых -весел и двух нижних, образующих лодочку, в которой находятся 10 тычинок и пестик. Все лепестки венчика в нижней части срастаются в трубку, внутри ее, у А основания цветка расположены завязь и столбик пестика. Длина трубки 8-10 мм,
но может быть от 7 до 14 мм.
Пестик имеет рыльце округлой формы с сосочковидной поверхностью. Завязь верхняя, одногнездная, с двумя кампилятронными семяпочками, из которых развивается в семя только одна, но известны случаи образования и двух семян. Этот признак считается наследственным, но тесно связанным с погодными условиями вегетационного периода.
Пыльники у цветков клевера бочковидной формы, с продольной бороздкой; при созревании они лопаются. Зрелая пыльца имеет желтый цвет, клейкая, несы-пучая, фертильность ее высокая - до 90 %, но, при неблагоприятных погодных ус-
13 ловиях, возможно ее прорастание прямо в пыльнике и тогда фертильность цветков
1' снижается на 10-15 %. Пыльца позднеспелого клевера имеет меньшую величину
осмотического давления клеток и меньше страдает от влаги (Новоселова А.С., 2002).
Для выделения нектара в трубке у основания цветка под завязью находится нектарник, имеющий большое значение для опыления посева клевера пчелами. В зависимости от сортовых особенностей клевера у одних цветков нектар накапливается выше завязи, у других - на уровне, у третьих - ниже завязи.
Семена мелкие, яйцевидной, слегка приплюснутой формы, желтовато-f4 фиолетовой или фиолетовой окраски, но могут иметь чисто-желтую и чисто-
фиолетовую окраску. Масса 1000 семян в среднем составляет 1,7 г, но возможно варьирование от 1,5 до 2,5 г.
Содержание зольных элементов в растениях клевера лугового у разных типов различное, причем наименьшее их количество выявлено у клевера позднеспелого типа, тоже наблюдалось в отношении белка и общего азота, но это снижение было незначительным. Содержание же клетчатки, наоборот, было меньшим у скороспелого клевера (Лисицын П.И., 1951).
Позднеспелый клевер - растение озимого типа, в год посева развивается мед-h ленно, образует прикорневую розетку листьев и не формирует высоких развитых
стеблей и головок. На 2-й год жизни, после перезимовки, отрастает и дает плодоносящие побеги. Позднеспелый клевер отрастает весной медленнее и зацветает на 10-15 дней позже раннеспелого, период цветения более растянут, цветение недружное. Позднеспелый клевер имеет меньшую облиственность, хотя в кусте имеет больше стеблей, они более высокие и сильнее ветвятся. Стебли имеют 2-4 сближенных междоузлия (меньше 1 см) у основания и 7-8 более развитых. За вегетационный период можно получить один укос сена или один урожай семян, поэтому его называют одноукосным. В травостое он держится дольше, однако, после
14 получения семян часто изреживается. Сено из него грубее и содержит меньше
белка.
Раннеспелый клевер - растение ярового типа, развивается он быстрее и нередко зацветает в первый год жизни, а в годы пользования дает два укоса сена или один укос сена и урожай семян, поэтому его называют двуукосным.
По своей биологии клевер луговой является сложной популяцией, представленной несколькими расами или формами; его делят, как уже было сказано выше, на два основных типа: позднеспелый, или одноукосный, и раннеспелый, или дву-укосный, которые имеют существенные отличия не только по морфологии, но и ^? физиологическим аспектам.
Известно, что уровень продуктивности сельскохозяйственных культур и качество получаемой продукции во многом определяется фотосинтетической деятельностью посевов, тесно связанной с их освещенностью и уровнем плодородия почвы.
Экспериментальные данные ВНИИ кормов показывают исключительно высокую чувствительность фотосинтетического аппарата клевера лугового на уровень освещенности. Так, при снижении освещенности с 4500 до 1800 люкс фотосинтез уменьшается в 6,5 раза, а при освещенности в 9-10 тысяч люкс и темпера-А туре воздуха 22-23°С интенсивность фотосинтеза составила 52,6 мг СО2 на 100
см2 листьев в течение часа, тогда как при освещенности 3 тыс. люкс фотосинтез был незначительным (Шпаков А.С., Новоселов Ю.К., Шатилов И.С, Харьков Г.Д., 2002).
При этом было выявлено, что наиболее высокая интенсивность фотосинтеза наблюдается у возрастно-молодых листьев, у старых дыхание превосходит фотосинтез, поэтому вполне объяснимо быстрое засыхание возрастно-старых листьев клевера при низкой освещенности, под покровом зерновых культур, и малое накопление органической массы.
15 Основное формирование фотосинтетического потенциала осуществляют ли-
4 стья 1-2-3 ярусов. Увеличение площади листьев, фотосинтетического потенциала
до 7-9 м /м листьев и 4-5 млн./м /дн/га позволяет получать высокие урожаи надземной массы.
По данным И.С. Шатилова (Сергеев П.А. и др., 1963), освещенность трав под озимыми покровными культурами (озимая пшеница и рожь) в период их колошения, молочной и полной спелости в утренние (в 8 часов) и вечерние (19 часов) часы в 2-3 раза меньше, чем в полуденные. Наибольшее затенение наблюдается в период выхода в трубку, до начала цветения, в результате интенсивность фото-fo синтеза клевера резко понижается. Из озимых лучшей покровной культурой явля-
ется пшеница, под которой укоренение клевера, образование корневых клубеньков, а также развитие надземной массы начинается несколько раньше и идет интенсивнее, чем под озимой рожью. При посеве клевера по яровым культурам в качестве покровных следует в первую очередь использовать яровую пшеницу и ячмень, которые созревают раньше овса и меньше угнетают клевер.
Физиолого-генетические исследования с 22 сортами и 3 гибридами клевера лугового, проведенные во ВНИИ кормов в 1981-1986 гг., показали, что продуктивность сортов тесно связана с интенсивностью формирования листовой поверх-Г» ности в период весеннего отрастания (г = 0,61-0,84), что можно считать одним из
наиболее ранних и объективных показателей продуктивности сорта. Последняя, в этот период, находится в прямой зависимости от количества перезимовавших растений и биологически активной массы корней (г = 0,93-0,94).
Как считают исследователи (Козлов Н.Н., Банадысев С.А., 1987), наиболее благоприятные условия для формирования листовой поверхности в период весеннего отрастания складываются в более загущенных посевах (500-600 растений на 1 м2), где наблюдается отрицательное явление - обострение конкуренции между растениями, приводящее к снижению интенсивности роста растений и массы кор-
А»
16
ней. Поэтому при создании сортов с повышенным темпом отрастания весной необходимо уделять внимание селекции на конкурентность.
Наряду с освещенностью существенное влияние на уровень фотосинтетической деятельности клевера лугового оказывает плодородие почвы: чем выше окультуренность почв, тем заметнее возрастает интенсивность фотосинтеза молодых листьев. Как показали эксперименты на опытной станции полеводства ТСХА в длительном стационарном опыте (через 46 лет после закладки), наибольшее количество поглощенного ССЬ листьями клевера (мг на 100 см2 ч), было получено в варианте - навоз + известь + NPK, а именно 2,492
ft Как известно, клевер луговой выдерживает понижение температуры на уров-
не корневой шейки до 15-20°С мороза. Растения позднеспелого клевера лугового погибают при охлаждении окружающей его корни почвы до - 18° С, они и лучше переносят малоснежные холодные зимы, чем двуукосный, и реже выпадают из травостоя. При этом зимостойкость клевера в большей степени зависит от степени развития розетки и главного стебля, и от времени цветения клевера, увеличиваясь от раннеспелых форм к позднеспелым, у которых в первый год жизни формируется хорошо развитая розетка и слабо развивается или отсутствует центральный побег.
м Все бобовые травы обладают пониженной морозоустойчивостью от всходов
до образования 3-5 листьев. После появления пятого настоящего листа в период кущения зимостойкость их резко возрастает (Киселев Н.П., Кормщиков А.Д., 1995). Отмечена повышенная зимостойкость сортов клевера, возделываемых в течение длительного времени в одних и тех же почвенно-климатических условиях, а также сортов, в популяции которых преобладают озимые и озимо-яровые биотипы. Так, в исследованиях Н.А.Мухиной (1981), была установлена положительная корреляционная связь между зимостойкостью и числом озимых и озимо-яровых растений (г = 0,85) и отрицательная (г = - 0,65) с числом яровых растений.
17
В опытах В.Н.Корелиной (1993) зимостойкость клевера лугового также воз-1 растала с увеличением полу озимых и озимых форм, коэффициент корреляции при
этом составлял 0,71.
Считается, что клевер раннеспелого типа менее зимостоек по сравнению с позднеспелым и что двуукосные клевера не зимуют в более холодных условиях Севера. Однако результаты исследований в Карелии зимостойкости двуукосного диплоидного сорта ВИК-7 и Тетраплоидного ВИК-84 показали, что оба сорта могут возделываться в условиях Карелии и на корм и на семена. Зимостойкость сорта ВИК-7 на второй год жизни, под покровом однолетних культур, составила 97,9 ft %, а на третий - 63,7; зимостойкость сорта ВИК-84, при беспокровном черезряд-
ном посеве на второй год жизни составила 70,4 %, на третий - 82,8 (Кирилкина Т.И., 1993).
Последнее нашло подтверждение и в опытах научно-исследовательского института Северо-Востока, где зимостойкость раннеспелого сорта Дымковский была на уровне стандарта Кировский 159 во второй и третий годы жизни, несколько по-другому вел себя ультраранний сорт Трио - он сильнее реагировал на условия перезимовки и особенно в неблагоприятные годы. Так, в 1990 г. перезимовало 65 % растений, в 1991г. - 92 %, к третьему году жизни показатель снизился до 62,5 (Ту-А масова М.И. и др., 1993).
М.Ю.Новоселов (2002) отмечает, что сорта северного и восточного происхождения отличаются высокой зимостойкостью, а сорта южного и западного - скороспелостью, но они, как правило, не зимостойкие.
В вегетационных и полевых опытах М.А.Смурыгина и И.Н.Винник (1991), изучение 24 образцов клевера лугового, различных по эколого-географическому происхождению и физиологическим особенностям, показало, что зимостойкость популяций коррелирует с их морфобиотипным составом и возрастает с увеличением доли озимых и полуозимых форм. Наблюдается определенная зависимость зимостойкости от содержания в корнях крахмала, свободной и связанной влаги, |
