Агробиологические основы увеличения производства люпина в Нечерноземной зоне России тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.09, доктор сельскохозяйственных наук в форме науч. докл. Такунов, Иван Петрович

• Такунов, Иван Петрович
• доктор сельскохозяйственных наук в форме науч. докл.
• 1998

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук в форме науч. докл. Такунов, Иван Петрович

1. Общая характеристика работы .1

1.1. Актуальность проблемы . ' ; . . . .1

1.2. Цель и задачи исследований: . . ■ . , . . 3

1.3. Научная новизна . 4

1.4. Практическая значимость и реализация результатов исследований . . . . . . . . 5

1.5. Апробация работы . 6

1.6. Публикация . . . . . 7

1.7. Основные положения, выносимые на защиту . 7

2. Условия, объекты и методы исследований . 7

Содержание работы . . . . . . . 9

3. Роль люпина в сельскохозяйственном производстве . 9

3.1. Люпин — ценная кормовая, пищевая и техническая культура . 9

3.2. Агротехническая ¡роль люпина . 15

3.2Д. Люпин как сидерат . . . . 15

3.2.2. Люпин в занятых парах, поукосных и пожнивных посевах . . . . .17

3.3. Агроэкологическая и ресурсосберегающая роль люпина 19

4. Биологические особенности люпина . . 2(2

4.1. Возделываемые виды люпина и ареалы их возможного распространения . . . . . . . .23

4.1.1. Люпин желтый (L. luteus L.) . 23

4.1;.'2. Люпин узколистный (L. angustifolius L.) . . 24

4.1.3. Люпин белый (L. albus L.) . 4<1.4. Люпин многолетний (L. polyphyllus L.) . . 25

4.2. Влияние метеорологических условий на продолжительность вегетационного периода . 28

5. Особенности биохимического состава люпина . . .31

5,1. Аминокислотный состав белка . 32

5.2. Ингибиторы протеиназ . 34

5.3. Алкалоиды люпина . 34 м

6. Совершенствование Технологии возделывания люпина . 3,5

6.1. Место в севообороте . 35

6.2. Способы посева и нормы высева . . . .37

6.3. Глубина заделки семян . 39

6.4. Удобрение люпина . 39

6.4.1. Фосфорно-калийные удобрения . . . .40

6.4.2. Микроудобрения . 41

6.5. Способы повышения активности люпиноризобиального симбиоза . 42

6.6. Особенности защиты посевов от сорняков и болезней . 46

6.6.1. Защита посевов от сорняков . 46

6.6.2. Основные болезни люпина и меры борьбы с ними 49

7. Создание высокопродуктивных ресурсосберегающих люпино-злаковых агрофитоценозов . 52

8. Возделывание люпина на почвах, загрязненных радионуклидами вследствие аварии на Чернобыльской АЭС . 59

9. Экономическая эффективность производства люпина 6'5

Заключение диссертации по теме «Растениеводство», Такунов, Иван Петрович

10. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе научных исследований в длительных и краткосрочных опытах, анализа состояния производства и использования продукции люпина в мировой практике теоретически обоснована многофункциональная роль люпина в современном сельскохозяйственном призводстве как средства комплексного решения проблемы кормового растительного белка для увеличения производства животноводческой продукции, повышения плодородия почвы, биоло-гизации, экологизации и энергоресурсосбережения в земледелии Нечерноземной зоны и определены направления дальнейшего использования люпина.

2. В результате изучения биологических особенностей наиболее распространенных в Нечерноземной зоне сортов желтого и узколистного люпинов в разных эколого-географических зонах с учетом почвенно-климатических условий установлены параметры множественной регрессии зависимости длины вегетационного периода от среднесуточной температуры воздуха и количества осадков. Определены ареалы возможного возделывания желтого и узколистного люпина. Наиболее перспективными для возделывания желтого люпина являются регионы с крупными массивами легких почв. Общая площадь пашни в возможном регионе возделывания желтого люпина на кормовые цели и семена составляет около 20 млн. гектаров.

Возделывание узколистного люпина на зеленую массу возможно на всей территории Нечерноземной зоны от Ленинградской до Пермской областей, в Карелии и Республике Коми. Площадь пашни, пригодной для размещения посевов узколистного люпина, составляет более 30 млн. га.

Уточнены северные границы гарантированного семеноводства обоих видов люпина: для желтого люпина по линии Великие Луки — Владимир — Чебоксары, для узколистного — до границы, проходящей через Псков — Старую Руссу — Кострому — Пермь.

3. Теоретически и экспериментально обоснованы энергоресурсосберегающие технологии возделывания люпина в одновидовых и гетерогенных люпино-злаковых агрофитоценозах. На основе изучения биологических особенностей люпина доказана нецелесообразность применения при его возделывании как в чистых, так и смешанных со злаковыми культурами посевах, минеральных азотных удобрений, которые ингибируют биологическую фиксацию атмосферного азота.

4. Разработаны приемы, повышающие активность люпино-ризо-биального симбиоза. На основе биологической совместимости видов и сортов люпина с определенными штаммами ИЫгоЬшт 1ирт1 подобраны наиболее вирулентные и комплементарные штаммы клубеньковых бактерий (363а, 367а, 375а, 385а), при инокуляции семян которыми симбиотическая фиксация с!зотз. п0выш86тся до 250.280 кг/га, а коэффициент азотфнксации достигает 85.87%.

Выявлены физиологически активные вещества (джасол, окси-карбам), повышающие эффективность люиино-ризобиального симбиоза. Из природных популяций микроорганизмов ризосферы люпина выделен симбиотрофный гриб МогНегеНа 81у1озрога, продуцирующий вещества —стимуляторы роста и развития люпина, в результате чего повышается сбор сухого вещества до 20%, а семенная продуктивность — до 26%. Гриб депонирован нами в Институте биохимии и физиологии микроорганизмов РАН, подана заявка на изобретение и патент.

5. Разработана система борьбы с сорняками в посевах люпина, сочетающая агротехнические приемы и химические средства защиты. На основе проведенных исследований в «Список химических и биологических средств.», разрешенных для применения на семенных посевах люпина, включены гербициды ацетал, ацетатрин и набу.

Разработан новый «Гербицидный состав», эффективность которого против одно- и двудольных однолетных сорняков превышает действие ацетала и ацетатрина. На изобретение «Гербицидный состав» получен патент № 2108037.

6. Разработана система борьбы с антракнозом желтого люпина, включающая химическую обработку семян и вегетирующих растений фунгицидами в сочетании с соответствующими агротехническими и карантинными мерами. Подобраны наиболее эффективные фунгициды и их баковые смеси.

Установлен защитный эффект злакового компонента вторичному перезаражению растений люпина в люпино-злаковых агрофито-ценозах, что ведет к более медленному распространению болезни, снижению числа пораженных растений в 1,5 раза, бобов в 2,0 раза и способствует получению урожая семян желтого люпина даже в эпифитотийные годы.

7. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований по аллелопатическому влиянию люпина и злаковой культуры в совместных посевах научно обоснованы и разработаны способы создания адаптивных, высокопродуктивных, ресурсосберегающих люпино-злаковых агрофитоценозов, позволяющие управлять урожаем, его качеством, повысить стабильность и увеличить выход продукции с гектара пашни без затрат на минеральные удобрения и другие материально-технические ресурсы.

8. Разработан «Способ выращивания зернофуражных культур» (патент № 2058696); за счет подбора соответствующих соотношений люпина и злаковой культуры создается возможность увеличить урожайность зерносмеси до 20%, повысить содержание белка у злаковой культуры на 2.3% и суммарный выход с гектара tía 30.60% по отношению к средней сумме показателей в чистых посевах, люпина и злаковой культуры, при экономии материальных и энергетических ресурсов. «Способ.» позволяет сбалансировать зернофураж по белку непосредственно в поле.

9. Разработан «Способ выращивания яровой пшеницы» (патент № 2081541), позволяющий в условиях Нечерноземной зоны не только увеличить содержание белка в зерне пшеницы на 2.3%, но и повысить содержание клейковины на 4.6% до уровня 25.28%, что дает возможность производить из этого зерна муку, имеющую среднюю хлебопекарную силу и пригодную для выпечки хлеба без улучшителей (муки твердых пшениц). Данный способ является энергосберегающим и экологически чистым, так как яровая пшеница выращивается в совместном посеве с люпином без минеральных азотных удобрений.

10. Разработан «Способ выращивания бобовых культур» (авторское свидетельство № 1790835), позволяющий в люпино-ячмен-ном агрофитоценозе за счет биологического пасынкования злаковой культурой моноподиального ветвления формировать морфотип растения люпина с преимущественно симподиальным ветвлением, снизить разнокачественность семян люпина, ускорить их созревание на 4.5 дней, повысить их посевные качества и уменьшить степень поражения болезнями. Повышение выхода биологически ценных семян люпина также осуществляется без дополнительных материальных затрат.

11. Обоснована научная концепция производства люпина на кормовые цели на почвах, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС. На основе выявленной внутривидовой изменчивости по аккумуляции радионуклидов установлена возможность направленной селекционной работы по созданию радиорезистентных сортов кормового люпина. Подобраны и рекомендованы для возделывания в этой зоне сорта желтого и узколистного люпинов, которые меньше других накапливают суммарный радиоцезий в зеленой массе и семенах. Разработаны технологические приемы возделывания, позволяющие снизить уровень накопления радиоцезия в биомассе люпина в два и более раз, что позволит обеспечить животноводство зоны высокобелковыми, экологически безопасными кормами. Включение в севообороты этой зоны люпина будет способствовать стабилизации почвенного плодородия и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

12. Определена эффективность использования зерна и зеленой массы малоалкалоидных сортов узколистного и желтого люпинов в кормлении разных видов и половозрастных групп сельскохозяйственных животных и птицы. Дерть зерна желтого и узколистного

Й' люпина может использоваться как высокобелковая добавка для сбалансирования кормовых рационов по белку. Установлена возможность полной замены, дорогостоящих подсолнечного и соевого шротов дертью зерна желтого и узколистного люпинов в рационах крупного рогатого скота, свиней и птицы.

Включение в рационы кормления дойных коров, молодняка крупного рогатого скота и свиней дерти зерна люпина в количестве 20.25% концентратной части рационов повышает продуктивность животных на 10. 15% и снижает затраты корма на единицу продукции.

Введение в кормовые рационы цыплят-бройлеров и кур-несушек 20% размолотого зерна люпина обеспечило получение зоотехнических и экономических показателей на уровне контрольных групп, получающих полноценный комбикорм с 20% подсолнечного шрота.

13. Показана роль люпина как средства биологизации и ресурсосбережения в земледелии. Обладая высоким уровнем симбиоти-ческой азотфиксации, он оставляет в почве с пожнивными остатками до 100 кг азота, а при запашке биомассы на сидерацию — 150.200 кг азота на гектаре. Высокой продуктивностью и энергетической эффективностью характеризуется звено «люпин на зеленый корм — озимые» и «люпин на сидерацию — озимые», где сбор зерна повышается на 40.70%, накопление биологической энергии в урожае в 1,5.3 раза, коэффициент энергетической эффективности возрастает с 2,5 до 4,1 .6,6 по сравнению со звеном «чистый пар — озимые». За счет азотфиксации, разложения растительных остатков (до 9 т/га) в севообороте с сидеральным люпиновым паром стабилизируется содержание гумуса.

14. Проведенная агроэнергетическая и комплексная сравнительная оценка производства люпина и других бобовых и злаковых культур на кормовые цели позволила установить, что в Нечерноземной зоне России узколистный и желтый люпины являются наиболее эффективными, энергоресурсосберегающими и экологически безопасными культурами. Производство люпинового кормового белка отличается низкой энергозатратностью: 1 ц белка зеленой массы требует затрат энергии в 1,2 раза меньше, чем единица белка в зерне люпина, и в 1,4.1,8 раза — по сравнению с затратами на белок зеленой массы других.зернобобовых культур. Затраты энергии на 1 ц белка в зерне желтого и узколистного люпина меньше, чем у традиционных для зоны однолетних бобовых культур в 1,5. 2,0 раза.

11. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для увеличения производства высокобелковых кормов и воспроизводства плодородия дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почв Нечерноземной зоны рекомендуется расширение посевов

7.4 люпина на семена, кормовые и сидеральные цели. В севооборотах вместо чистых паров целесообразно иметь занятые люпиновые или сидеральные люпиновые.

2. Для расширения посевных площадей люпина в пределах возможного ареала возделывания его видов и обеспечения семенами северных регионов необходимо организовать федеральный страховой фонд семян люпина и создать зону товарного семеноводства в областях Центрального региона Нечерноземной зоны.

3. В целях увеличения урожайности и продуктивности симбио-тической азотфиксации необходимо проводить предпосевную инокуляцию семян люпина активными и комплементарными штаммами клубеньковых бактерий (363а, 367а, 385а) в сочетании с физиологически активными веществами (джасол, оксикарбам, экстракт гриба Мог1леге11а з1у1озрога).

4. В технологии возделывания люпина на семена необходимо уделить особое внимание агротехническим и химическим мерам борьбы с сорной растительностью путем своевременной и качественной обработки почвы и применения гербицидов: ацетал и аце-татрин (4.5 л/га) вносят перед предпосезной культивацией или не позднее трех дней после посева без заделки в почву; пивот (0,4 л/га), фюзилад или набу ( .2 л/га) — по вегетирующим растениям.

5. Для защиты посевов желтого люпина от антракноза реко-• мендуется, как обязательный прием, предпосевное протравливание семян смесью фунгицидов альто-витавакс-спортак (0,05+1,5 + + 0,1 кг/т) или альто-корбел-спортак (0,05 + 0,3 + 0,1) или альто-бенлат-спортак (0,05+1,0 + 0,1 кг/т) и опрыскивание вегетирую-щих растений в период от фазы стеблевания до начала цветения, в зависимости от погодных условий, баковыми смесями: танго-спор-так-корбел (0,5+1+0,25), матадорспортак-корбел (0,5+1 + + 0,4 кг/га).

6. Предлагается возделывание люпина на семена и кормовые цели в смешанных посевах со злаковыми культурами, что повышает сбор и питательность зерносмеси и зеленой массы. Наиболее высокий урожай зернофуража получается при посеве желтого и узколистного люпина с ячменем и яровой пшеницей (1,0 млн. всхожих семян люпина+1,2 млн. семян злакового компонента на гектар); укосной массы — в смешанных посевах люпина с овсом (1,0 млн. семян люпина+ 1,2.2,0 млн. всхожих семян овса на 1 га).

7. Для получения высокобелковых кормов в зоне почв, загрязненных радионуклидами вследствие аварии на Чернобыльской АЭС, определены сорта желтого люпина — Ипутьский, Дружный 165 и узколистного — Брянский .123 и Брянский Л-3, которые меньше, по сравнению с другими сортами, поглощают радионуклиды и обеспечивают на почвах с плотностью загрязнения до

25 Ки/км2 ежегодное получение зеленой массы с накоплением радиоцезия ниже допустимого контрольного уровня, пригодной для скармливания сельскохозяйственным животным для получения экологически безопасной животноводческой продукции.

Рекомендовано также вносить под люпин калийные удобрения в дозе 120.180 кг д. в. в зависимости от уровня калийного режима почвы и обработку посевов борной кислотой (1 кг/га), способствующих блокированию поглощения радиоцезия и снижение его накопления в биомассе люпина более чем в два раза.

8. Предлагается комбикормовой промышленности и сельскохозяйственным предприятиям использовать вместо соевого и подсолнечного шротов зерно узколистного и желтого люпинов в качестве белковой добавки в комбикорма и кормовые рационы крупного рогатого скота до 25%, свиней и птицы до 20% их концентратной части.

В целях обогащения рационов протеином шире использовать в кормлении крупного рогатого скота в качестве основного корма люпино-овсяную смесь в виде зеленой массы, силоса и сенажа, что позволит повысить продуктивность, уменьшить расход кормов на единицу продукции и снизить ее себестоимость.

Список литературы диссертационного исследования доктор сельскохозяйственных наук в форме науч. докл. Такунов, Иван Петрович, 1998 год

1. Научно-производственная система «Люпин» //Рекомендации Госагро-прома СССР по внедрению достижений науки и практики в производство. — М„ 11989. .— № 8. — С. 35—37.

2. Люпин — основа чистого земледелия //Сб. межреспубликанского комитета по проблемам бассейна р. Десны. — Тула, 1989. — С. 93—98,

3. Корреляционные взаимосвязи элементов продуктивности желтого люпина //Вестник с.-х. науки. — 199.0. — № 10, — С. 101 108 в соавторстве.

4. Люпин и проблема биологического азота в экологически чистых технологиях его выращивания //Тезисы докл. Всесоюзного совещ. «Перспектива создания экологически чистых технологий возделывания с.-х. культур». — Ленинград, 1990. — С. 80—81 (в соавторстве).

5. Возделывание желтого кормового люпина на зерно и зеленую массу //Брянск, ЦНТИ, 1990. — № 185. — 4 с. (в соавторстве).

6. Разработка экологически чистых систем получения кормового белка //Методические указания. — М., 1991. — 1Ц.6 с. (в соавторстве).

7. Интенсификация производства растительного белка //Научно-производственная система: опыт работы. — М.: Агролромиздат, 19911. — С. 3—21.

8. Наибольший выход белка //Кормовые культуры. — 1991. — № 2,— С. 23—25 (в соавторстве).

9. Что влияет на урожайность желтого люпина //Зерновые культуры.— 19911,—№ 3. — С. 24—26 (в соавторстве).

10. Влияние смешанных посевов желтого люпина с ячменем на урожайность зерносмеси и выход белка //Тезисы докл. науч.-практич. конф. «Ускорение науч.-технич. прогресса в АПК Брянской обл.» — Брянск, 1992, — С. 1(27—1:29 (в соавторстве).

11. И. Рекомендации по возделыванию и использованию люпина. — Брянск, 1993. — 25 с. (в соавторстве).

12. Борьба с сорняками в посевах люпина //Кормопроизводство. — 199.4. —.№ 1. — С. 19—29 (в соавторстве).

13. Люпиносеяние в Российской Федерации //'Кормопроизводство. —1994. — № 3. — С. 12—15 (в соавторстве).

14. Защита посевов люпина желтого и узколистного от сорной растительности //Вестник РАСХН. — 1994. — № 6. — С. 28—29 (в соавторстве).

15. Адаптивный потенциал и урожайность люпина в смешанных агро-фитоценозах //Аграрная наука. — 1995. — № 2. — С. 41—42 (в соавторстве).

16. Сорные растения в посевах люпина и меры борьбы с ними //Материалы Всероссийского науч.-произв. совещ. «Состояние и пути совевш. интегр. защиты посевов с.-х. культур от сорн. растит.».—Пущино: ВНИИФ. — 1995. — С. 73—76 (в соавторстве)/

17. Роль люпина в биологизации земледелия //Тезисы докл. региональной науч.-практич. конф. «Наука и практика». Брянск. — 1095. — С. 1(6—18.

18. Люпин и его роль в решении проблемы кормового белка //Сб. «Кормовые ресурсы России и пути рационального их использования». — Уфа,1995. — С. 69—75.7.7.

19. Применение бора и молибдена под узколистный люпин на серых лесных почвах //Агрохимия. — 1095.— № 10. —С. 75—81 (в соавторстве).

20. Баланс гумуса серой лесной почвы в севооборотах при разньг: способах использования люпина II Агрохимия. — 1995. — № 12. — С. 32—39 (в соавторстве).

21. Люпино-злаковые травосмеси //Кормопроизводство. — 1996. — № 1. — С. 37—44 (в соавторстве).

22. Борьба с сорняками в посевах люпина //Защита и карантин растений. — 1096. — № 2. — С. 18 —19 (в соавторстве).

23. Удобрение кормовых люпинов (обзор) //'Агрохимия. — 1996. — № 2. — С. 107 — 120 (в соавторстве).

24. Азотфиксирующая способность узколистного кормового люпина в онтогенезе //Тезисы докл. 4 Международной конф. СОИСАФ «Биологический азот в растениеводстве». — М„ 1996. — С. 107—108 (в соавторстве).

25. Роль и эффективность люпина в производстве кормов //Состояние и перспективы выращивания люпина в Северо-Западной зоне Российской Федерации: материалы семинара. — Великие Луки. — 1996. — С. 1(6—20 (в соавторстве).

26. Люпин в земледелии России: Монография. — Брянск: Приде-сенье. — 1996. — 372 с.

27. Эффективность люпиновых паров //Земледелие. — 1997. — № 1,— С. 118—19 (в соавторстве).

28. Люпин — новый источник пищевых и лекарственных ингредиентов //Вестник РАСХН. — 1997. — № 2. — С. 25—28 (в соавторстве).

29. Ацетатрин в борьбе с сорняками в посевах люпина //Земледелие. — 1997. — № 5. — С. 35—36 (в соавторстве).

30. Агробиологический потенциал люпина //Тезисы докл. Межрегиональной науч.-практ. конф. «Биологический и экономический потенциал люпина и пути его реализации». — .Брянск. — 1997. — С. 3—6.

31. Влияние температуры воздуха и количества осадков на вегетационный период желтого и узколистного люпина /'/Там же. — С. 69—74 (в соавторстве).

32. Люпин — перспективный источник соединений полисахаридной природы IIТам же. — С. 83—85 (в соавторстве).

33. Продуктивность люпина при выращивании его в севообороте и бессменно //Там же. — С. 90—ilOl (в соавторстве).

34. Перспективы использования люпина на сидераты в Центральном районе Нечерноземной зоны //Там же. — С. 10,1—102 (в соавторстве).

35. К вопросу о возделывании люпина на почвах, загрязненных радионуклидами 137Cs и mCs //Там же. — С, 110—413 (в соавторстве).

36. Динамика биологической фиксации атмосферного азота узколистным люпином //Там же. — ¡С. 116— ,119 (в соавторстве).

37. Эффективность люпина в условиях серых лесных почв Нечерноземной зоны России //Там же. — С. 1124-127 (в; соавторстве).

38. Кормовая ценность люпина для цыплят-бройлеров и кур-несушек //Там же. — С. 140—142 (в соавторстве).

39. Значение люпина в биологическом земледелии //Земледелие — 1997. — № 6. — С. 26—27 (в соавторстве). '

40. The perspektives of sowings of lupin in the USSR //5th intern. Lupin Conf. — Poznan. — Poland. — 1988,4.1. Pole of nitrogen syniblotic fixation in lupin cultivation //7th Intern. Lupin Conf. — Evora, — Portugal. — 1093. — P. 6 (в соавторстве).

41. Some problems of yellow and narrow-leaf lupin cultivation //7th intern. Lupin Conf. — Evora. — Portudal. — lft93. — P. 26 (в соавторстве).

42. Dunamiks of feed lupin nitrogen fixing aktivity ig ontogeny //№ Intern, lupin Conf. — California. — USA. — 1996. (в соавторстве).

43. Agrobiological bases and produktive estimation of lupin and grasses mixed agrocoenossis //8'th Intern. Lupin Conf. — California. — USA. — 1996. (в соавторстве).

44. Efficiency of lupin as a green manure //StTi intern. Lupin Conf. — California. — US. — 1996 (в соавторстве).

45. Protection of lupin sowings from weeds in the European Part of Russia //Mater. Conf. Proceedings. — Olsztyn-JCortowo. — Poland. — 1997. — P. 157—164 (в соавторстве).

46. Yellow and narrow-leaved lupin in permanent sowings //'Olsztyn-Kortowo.— 1997. — P. 191—196 (в соавторстве).

47. The role of lupin and its productivity in the european part of Russia// Olsztyn-Kortowo. — Poland. 1997. — P. 215—221 (в соавторстве).

48. Система борьбы с сорняками в посевах кормового люпина //"Рекомендации по региональному применению гербицидов в Российской Федерации. — М„ РАСХН. — 1(998. — С. 1,35—440 (в соавторстве).

49. Делитель многоручьевой жатки. — Авторское свидетельство № 1542471. — 1989 (в соавторстве).

50. Способ выращивания бобовых культур. — Авторское свидетельство № 17908Э5. — 1093 (в соавторстве).

51. Способ выращивания зернофуражных культур. — Патент № 2058696. —• 1996 (в соавторстве).

52. Способ выращивания яровой пшеницы. — Патент № 208il54,l. — 1997 (в соавторстве).

53. Г.ербицидный состав. — Патент № 2108037. — 1998 (в соавторстве).и