Способ возделывания многолетних трав

Способ возделывания многолетних трав

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам обработки тяжелосуглинистых незасоленных черноземных почв посевом многолетних трав, и предназначено для длительного производства кормов или устройства газонов, регулирования численности и развития нежелательной растительности, в том числе амброзии полыннолистной, без использования гербицидов, минеральных удобрений и энергоемких агротехнических мероприятий.

Известен способ восстановления лугов, включающий формирование определенных видов злаково-бобовых травосмесей на разных типах почв в зависимости от агроэкологических, климатических факторов и использование видов растений с широким экологическим диапазоном [1]. Способ предполагает посев 29% бобовых и 71% злаков на тяжелых почвах.

Недостатками указанного способа являются неустойчивое участие бобовых в возделываемых травосмесях, обусловленное подбором компонентов травосмеси без учета их аллелопатической совместимости, невысокий суммарный процент участия бобовых, запланированный для тяжелых почв. Все это ухудшает питательные свойства получаемого корма, увеличивает грубостебельность сена, что может отрицательно повлиять на животных.

Известен способ борьбы с нежелательной растительностью, включающий обработку почвы и посев многолетних и однолетних злаково-бобовых культур [2]. Сущность способа заключается в создании "уплотненного", "загущенного" агрофитоценоза. Недостатком указанного способа является невысокая устойчивость этого фитоценоза при трудоемком возделывании. Многолетними исследованиями авторов (см. стр.12-15) установлено, что плотность посева культурных растений не всегда эффективно регулирует численность и развитие "внедренцев" и является не единственной причиной устойчивости. Так, уплотненные посевы монокультур в наших опытах оказались неустойчивыми к внедрению сорной растительности и практически прекратили свое существование через 5 лет использования.

Известный способ является трудоемким, энергоемким, так как предполагает постоянную, ежегодную обработку почвы, использование высоких доз минеральных удобрений и предназначен для полупустынных пастбищ.

Наиболее близким по выполнению к заявляемому способу возделывания многолетних трав является способ, при котором кормовые злаково-бобовые культуры засеваются параллельными чередующимися узкими полосами смесей бобовых и отдельными рядками злаков в чистом виде. В полосах засевают семена бобовых культур (люцерна, клевер). В отдельных рядках размещают семена злаковых культур (кострец, ежа, овсяница) [3]. Решаемая задача - производство кормов для животноводства, устройство газонов. Способ может быть использован в сельском хозяйстве и принимается нами за прототип.

Недостатком способа-прототипа является высокая трудоемкость обработки почвы, связанная с необходимостью пересева смеси (раз в 4-5 лет) вследствие неустойчивого участия бобовых. Кроме того, способ не предусматривает регулирование численности и развития нежелательной растительности, в частности амброзии полыннолистной.

Создание прочной кормовой базы животноводства, как одной из важнейших проблем сельскохозяйственного производства, требует в настоящее время значительного повышения эффективности использования всех земельных ресурсов и продления продуктивной стадии сингенеза культурных фитоценозов (обеспечение продуктивного долголетия).

Из предшествующего заявляемому изобретению уровня техники в области создания "уплотненных" и "смешанных" посевов многолетних злаково-бобовых кормовых культур сенокосно-пастбищного режима пользования следует, что при возделывании травосмесей не учитываются принципы формирования вертикальной и горизонтальной структуры зрелых луговых естественных сообществ (климакс-фитоценозов), представляющие экологически безопасные фитоценотические способы оптимизации агроэкосистем, в том числе и агрофитоценозов.

Газоны - это растительные сообщества, близкие по своей природе к культурным лугам (травосмесям). Практикой создания и возделывания газонов различного назначения многое заимствуется в луговедении. Однако до сих пор недостаточно разработаны эколого-ценотические принципы создания устойчивых к неблагоприятным факторам среды и внедрению нежелательной растительности долголетних газонных культурфитоценозов.

Задачей заявляемого изобретения является разработка фитоценотически оптимального способа возделывания многолетних трав, при котором оптимизация не менее чем на несколько десятилетий достигается только технологически воспроизводимым конструированием - посевом "мозаичного" агрофитоценоза (АЦМ).

Решение поставленной задачи основано на исследовании следующих показателей функционирования и фитоценотической замкнутости экспериментальных агрофитоценозов, возделываемых различными способами:

- запасов надземной, подземной фито- и мортмассы;

- закономерностей и особенностей формирования и деструкции фитомассы первичной биологической продукции, закономерностей усвоения и эффективности использования азота и углерода на формирование этой продукции и воспроизводство почвенного плодородия;

- динамики агроботанического состава и основные демографические параметры агроценопопуляций;

- интенсивности фотосинтеза;

- калорийности, основных показателей фотосинтетической деятельности растительных компонентов; эффективности использования фотосинтезной энергии автотрофами исследуемых ценозов, энергетических потоков; аллелопатического почвоутомления, особенностей физиолого-биохимического взаимовлияния проростков семян и растений; особенностей организации микробиальных сообществ и функциональной активности микроорганизмов; конкурентной мощности популяций и экологические стратегии, сукцессии; показателей биохимических свойств зеленой фитомассы.

Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости обработки почвы за счет повышения устойчивости, обеспечения продуктивного долголетия агрофитоценоза из многолетних злаково-бобовых трав, а также эффективное регулирование численности и развития в нем нежелательной растительности, в том числе амброзии полыннолистной.

Технический результат достигается тем, что в известном способе возделывания многолетних трав, включающем посев бобовых чередующимися параллельными полосами и злаковых культур чередующимися рядками, согласно изобретению при посеве пересечением засеянных смесью семян полос создают чередующиеся квадратные парцеллы из аллелопатически совместимых видов растений. Для чего засевают первую полосу клевером луговым и лядвенцем рогатым, вторую полосу - смесью семян люцерны синегибридной и клевера лугового и перпендикулярно к ним две полосы засевают кострецом безостым, ежой сборной, овсяницей луговой и отдельно семенами овсяницы луговой при общей норме высева 33-37 кг/га и соотношении злаковых и бобовых 62 и 38% соответственно.

Другое отличие состоит в том, что ширина засеянных полос смесью семян составляет 2 м.

Другое отличие состоит в том, что расстояние между рядками в каждой полосе составляет 20 см.

Другое отличие состоит в том, что при посеве каждой полосы в смесь семян добавляют невсхожие семена бобовых в количестве не менее половины от засеваемой массы семян.

Указанный качественно-количественный состав травосмесей и способ их возделывания является оптимальным для программирования сукцессии и повышения степени фитоценотической замкнутости возделываемых агрофитоценозов, что позволяет посев и агротехнические мероприятия осуществлять однократно, на срок не менее 16 лет, и снизить количество нежелательной растительности, в частности амброзии полыннолистной.

Способ возделывания многолетних трав поясняется чертежами и таблицами.

На фиг.1 приведена схема размещения чередующихся полос посева смесей бобовых культур.

На фиг.2 приведена схема размещения чередующихся полос посева смесей злаковых культур, перпендикулярных к полосам бобовых культур.

На фиг.3 приведена схема горизонтальной структуры агрофитоценоза (АЦМ), полученная при пересечении чередующихся полос бобовых и злаковых культур, которые попали при посеве в квадратные парцеллы.

В таблице 1 показаны абсолютный (г/м²) и относительный (%) вклад злаков и бобовых в общую надземную фитомассу агрофитоценозов на фенофазу массового цветения (и первого укоса) за 15-16 лет возделывания.

В таблице 2 показано влияние количества и состава посеянных видов, общей нормы высева, участия бобовых, наличие добавок невсхожих семян при посеве, ширины засеваемых параллельных полос, борозд в мозаичных агрофитоценозах на показатели их устойчивости, продуктивности, фитоценотической замкнутости.

В таблице 3 показано влияние количества и состава посеянных видов, общей нормы высева, участия бобовых, наличие добавок невсхожих семян при посеве, ширины засеваемых параллельных полос, борозд в полосном и сплошном агрофитоценозах на показатели их устойчивости, продуктивности, фитоценотической замкнутости.

Пример конкретного выполнения способа.

Подготавливали для посева семена лядвенца рогатого, клевера лугового, люцерны синегибридной, овсяницы луговой, костреца безостого, ежи сборной и невсхожие семена люцерны, для чего определяли известным способом ингибирование и стимуляцию (взаимовлияние) прорастания семян в сочетаниях, соответствующих качественному и количественному составу парцелл по методу биологических тестов [4] в соотношении злаковых и бобовых 62% и 38% соответственно:

№1 - клевер, люцерна с овсяницей, кострецом и ежой;

№2 - клевер, лядвенец с овсяницей, кострецом и ежой;

№3 - клевер и люцерна с овсяницей;

№4 - клевер и лядвенец с овсяницей (см. фиг.3).

Рассчитывали засеваемую площадь сельскохозяйственных угодий или парка (газона) для определения необходимого количества всхожих семян.

В общую массу всхожих семян добавляли невсхожие семена люцерны, полученные на семенной станции как отбракованные, в соотношении 2:1.

Предполагаемую для посева площадь выдерживали под паром в течение 2-3 летних месяцев, на ней провоцировали прорастание нежелательной растительности (сегетальных видов, сорняков) по известному методу [5].

Осенью перед посевом проводили боронование при низких положительных температурах (2-5°С) и при отсутствии атмосферных осадков.

Посев проводили стандартной зернотравной сеялкой полосами шириной 2 м в бороздах на расстоянии 20 см. Расчет нормы высева всхожих семян производили в соответствии с размерами подготовленной для посева площади, с учетом процентов всхожести семян, с учетом аллелопатического взаимовлияния растений в парцеллах, определяемых аналогично тому, как это предлагается в известной работе Гродзинского [4]. В нашем примере при расчетах исходили из того, что общая норма высева - 37 кг/га, а запланированное участие злаков и бобовых в ней 62 и 38% соответственно. Результаты расчета нормы высева отдельных культур приведены ниже.

Как показано на фиг.1, полосы бобовых культур при посеве чередовали по схемам:

первая полоса - клевер луговой+лядвенец рогатый с нормой высева 8 и 6 кг/га соответственно;

вторая полоса - люцерна синегибридная+клевер луговой с нормой высева 8 и 6 кг/га соответственно.

Полосы злаковых культур чередовали при посеве по схемам:

третья полоса - кострец безостый+ежа сборная+овсяница луговая с нормой высева 12, 5, 6 кг/га соответственно;

четвертая полоса - овсяница луговая с нормой высева 23 кг/га и далее чередуют полосы 1 и 2, 3 и 4.

Из пересекающихся засеянных полос получали чередующиеся квадратные парцеллы площадью 2×2 м² (фиг.3).

Добавление половинной доли невсхожих семян бобовых в каждую порцию смеси заменяет внесение органических и минеральных удобрений в минимальной стартовой дозе.

Добавление лядвенца рогатого в состав травосмеси обеспечивает не только увеличение доли фитомассы бобовых в агрофитоценозе, оптимизацию азотного режима почвы, как результат симбиотической связи бобовых растений с клубеньковыми бактериями, но и снижает вероятность фитопатологии растений благодаря фитонцидным свойствам лядвенца [6].

В результате описываемого возделывания многолетних трав заявляемым способом получены чередующиеся квадратные парцеллы, составляющие мозаичную горизонтальную структуру агрофитоценозов (АЦМ) (см. табл.1 позиции 3, 4, 5, 6 по вертикали с 1988 по 2002 г.; табл.2, все графы по вертикальной позиции 2). В парцеллах №1-4 сообитают аллелопатически совместимые виды, подавляющие на длительный период, не менее 16 лет, развитие нежелательной растительности, в том числе амброзии полыннолистной без применения гербицидов и специальных агротехнических мероприятий. Увеличивается срок интенсивного использования сконструированных агрофитоценозов в целом и срок существования бобовых в них; снижается трудоемкость возделывания многолетних трав.

Экспериментальные исследования подтвердили возможность осуществления изобретения и оптимальность предлагаемого способа для обеспечения снижения трудоемкости возделывания, высокого уровня фитоценотической замкнутости. Этот способ отличается от известных способов возделывания агрофитоценозов разной горизонтальной структурой - полосной (АЦП) и сплошной (АЦС) (табл. 1 позиции 3, 4, 5, 6 по вертикали с 1988 по 2001 г.г.; табл.2 позиции 3, 4, 5 по вертикали с 1 по 19 строки; табл.3 позиции 2, 3 по вертикали с 1 по 22 строку).

Для посева экспериментальных агрофитоценозов применялись одинаковые предпосевные агротехнические мероприятия, перечисленные выше, но различающиеся по планируемому соотношению компонентов (табл. 2 позиции 2, 3, 4, 5 по вертикали, 7-я строка), конструируемой горизонтальной структуре - "мозаичной", "полосной", "сплошной" (см. табл. 2, 3), по ширине засеваемых полос (табл. 2 позиции 2, 3, 4, 5 по вертикали, 5-я строка), по расстоянию между бороздками (табл. 2 позиции 2, 3, 4, 5 по вертикали, 6-я строка; табл. 3 позиции 2, 3 по вертикали, 7-я строка).

Таким образом, кроме способа посева "мозаичных" агрофитоценозов с нормой высева 37 кг/га (АЦМ) засеваемых, как показано на фиг.1, 2, 3, исследовались "мозаичные" агрофитоценозы с нормой высева менее 37 кг/га (табл. 2 позиции 3, 4, 5 по вертикали, 3-я строка), другим набором видов (табл. 2 позиции 3, 4, 5 по вертикали, 2-я строка) без добавления невсхожих семян при посеве (табл. 2 позиции 3, 4, 5 по вертикали, 3-я строка), с расстоянием между бороздками 0,15 м (табл. 2 позиции 3, 4, 5 по вертикали, 6-я строка), соотношением бобовых и злаковых 24 и 76% (табл. 2 позиции 3, 4, 5 по вертикали, 7-я строка), но с шириной полос 0,5 м (табл.2 позиции 3, 4, 5 по вертикали, 5-я строка).

При возделывании "полосного" агрофитоценоза (АЦП) засевались чередующиеся параллельные полосы шириной по 3 м и 1,6 м, в состав которых соответственно входили люцерна синегибридная + лядвенец рогатый+овсяница луговая+кострец безостый+ежа сборная и отдельно клевер луговой (табл. 3 позиция 2 по вертикали, с 1 по 22-ю строку).

При возделывании "сплошного" агрофитоценоза (АЦС) те же шесть культур (люцерна синегибридная+лядвенец рогатый+овсяница луговая+кострец безостый+ежа сборная и клевер луговой) были высеяны в нем как традиционная травосмесь в бороздки с шириной междурядий 0,15 м (табл.3 позиция 3 по вертикали, с 1 по 22-ю строку).

Контролем служили посевы монокультур тех же видов - чистые посевы (ЧП): ЧП костреца, ЧП овсяницы, ЧП ежи, ЧП лядвенца, ЧП люцерны, ЧП клевера. Площадь посевов около 30000 м².

Динамика развития амброзии полыннолистной исследовалась во всех смешанных агрофитоценозах (табл. 2 строки с 14 по 19; табл.3 строки с 15-20), а также в монокультуре - самосев на бывшей пашне, суммарная площадь которой составляла 400 м².

Динамика вклада злаков и бобовых в общую надземную фитомассу агрофитоценозов на фенофазу максимального развития всех ценопопуляций культурных растений (и дату первого укоса) показана в табл.1, 2 (позиция 2, 3, 4, 5 по вертикали, с 7 по 9-ю строку), 3 (позиция 2, 3 по вертикали, с 8 по 10-ю строку). Она считается основным показателем устойчивости злаково-бобовых травосмесей. В мозаичном агрофитоценозе (АЦМ) вклад бобовых в надземную фитомассу с 1988 по 2002 г.г. колебался незначительно (за исключением первых двух лет) при запланированном 38%. В этом агрофитоценозе отмечен эффект вытеснения амброзии полыннолистной. В агрофитоценозах полосной и сплошной структуры посева отмечалось изменение вклада бобовых от 35% до 0% при первоначально запланированном - 38%. Эффекта вытеснения амброзии в этих агрофитоценозах, а также в чистых посевах не наблюдалось.

Таким образом, установлено, что мозаичная горизонтальная структура (АЦМ) при положительном аллелопатическом взаимовлиянии сообитающих видов способствует устойчивости агрофитоценоза (и агроэкосистемы в целом) не менее чем на 16 лет.

Только при заявляемом способе возделывания агрофитоценоза стабильны средние многолетние показатели, динамика этих показателей подвержена незначительным флуктуациям.

Как следует из табл. 2, только рекомендованная норма высева и соотношение злаков и бобовых является оптимальной для достижения технического результата.

Выход за пределы заявляемых соотношений приводит к ухудшению всех показателей устойчивости и продуктивности агрофитоценозов, в том числе к увеличению численности в них амброзии полыннолистной (табл.2 строки 2-21).

Как следует из табл.3, устойчивый ценотический режим (устойчивость показателей) в растительных сообществах отмечается только при заявляемом "мозаичном" способе возделывания многолетних трав.

Устойчивый ценотический режим достигается однократным посевом квадратных парцелл при положительном аллелопатическом взаимовлиянии растений в них (осуществляемом через посредство микроорганизмов), при самовоспроизводстве почвенного плодородия.

Как подтверждено экспериментальными исследованиями (табл.3), при использовании других способов возделывания многолетних трав (например, при засеве смеси злаков и бобовых полосами и клевера лугового отдельной полосой) получены неоптимальные показатели устойчивости, продуктивности, фитоценотической замкнутости (то есть развития нежелательной растительности в посевах многолетних трав).

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А.С. РФ №2071229, кл. А 01 В 79/00, опубл. 10.01.97.

2. А.С. РФ №2105448, кл. А 01 В 79/02, опубл. 27.02.98.

3. А.С. РФ №94030508, кл. А 01 В 79/02, опубл. 20.12.96.

4. Гродзинский А.М. Перспектива изучения и использования аллелопатии в растениеводстве // Роль аллелопатии в растениеводстве. Киев, 1982. С.3-14.

5. А.С. РФ №95119201, кл. А 01 В 79/00, 35/00, опубл.14.11.95.

6. Медведев П.Ф., Сметанникова А.И. Кормовые растения Европейской части СССР. Л., 1981. С.169-170.

1. Способ возделывания многолетних трав, включающий посев бобовых культур чередующимися параллельными полосами и злаковых культур чередующимися рядками, отличающийся тем, что пересечением засеянных смесью семян полос создают чередующиеся квадратные парцеллы из аллелопатически совместимых видов растений, для чего засевают первую полосу клевером луговым и лядвенцем рогатым, вторую полосу - смесью семян люцерны синегибридной и клевера лугового и перпендикулярно к ним две полосы засевают кострецом безостым, ежой сборной, овсяницей луговой и отдельно семенами овсяницы луговой при общей норме высева 33-37 кг/га и соотношении злаковых и бобовых 62 и 38%, соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширина засеянных полос смесью семян составляет 2 м.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние между рядками в каждой полосе составляет 20 см.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при посеве каждой полосы в смесь семян добавляют невсхожие семена бобовых в количестве не менее половины от засеваемой массы семян.