Известно, что источником энергии для фотосинтеза служит солнце. При этом различный режим освещения географических поясов Земли привел к формированию нескольких групп растений различающихся фотопериодической реакцией (нейтральные, длиннодневные, короткодневные, короткодлиннодневные, длиннокороткодневные, среднедневные и амфифотопериодичные), а также биологическими, физиологическими и морфологическими признаками, что указывает на ключевую роль светового режима в жизни растений [1].
В течение 10 лет (2004-2014 г.г.) проводились исследования по влиянию весенних и летних сроков посева однолетних культур длинного дня на примере узколистного люпина на его рост, развитие, продолжительность жизни и продуктивность вегетативной массы в условиях Калининградской области на дерново-подзолистой среднесуглинистой средне-окультуренной почве. Исследования проводили по общепринятой методике проведения полевых опытов. Объектом исследования является летний посев средообразующей культуры — узколистный люпин сортов «Сидерат-38», «Орловский сидерат», «Белозерный»[3].
В наших опытах по изучению весеннего и летнего сроков посева люпина узколистного было выявлено, что при отсутствии стрессовых факторов биологическая особенность растений длинного дня – ускорять или замедлять вегетационный период в зависимости от продолжительности дня и ночи – сохранилась при разных сроках их сева и на разных этапах их развития (табл.1).
Таблица 1.Влияние срока посева люпина узколистного на продолжительность вегетационного периода (ФГБНУ «Калининградский НИИСХ», 2004-2014 гг.)
| Срок посева | Количество дней от посева до бутонизации | Продолжительность вегетационного периода,
дни |
| 5-10 апреля | 50±5 | 110±4 – до созревания |
| 1-5 июня | 39±3 | 95±3 – до созревания |
| 1-5 июля | 38±3 | 130±5 – вегетирует до холодов |
|
1-3 августа |
23±3
(до фазы стеблевания) |
вегетирует до холодов с небольшим урожаем зеленой массы |
При весеннем посеве узколистного люпина габитус растения компактный по форме, ветви и листья расположены близко друг к другу. При этом плодоношение наступает в нормальные сроки и протекает до созревания семян без отклонений. При летнем же его посеве растение получается с вытянутыми как центральными, так и боковыми ветвями, которые направлены в разные стороны. При этом побеги сильно облиственны (если при весеннем сроке посева площадь листьев узколистного люпина составляет 38,5-40,4 тыс. м2/га, то при летнем – 66,0-67,5 тыс. м2/га). Попыток начать плодоношение у растений летнего посева происходит несколько, но ни одна не заканчивается созреванием семян.
Срок посева узколистного люпина оказал влияние на количество и размещение клубеньковых бактерий на корневой системе. Если при весеннем посеве клубеньковые бактерии размещаются в основном на главном стебле, то при летнем сроке посева, как на главном, так и боковых корнях. При этом количество клубеньковых бактерий на корнях летнего посева узколистного люпина превосходит весенний посев в 1,5-2 раза.
При изучении летних (июльских) посевов были выявлены положительные побочные эффекты. Приведем один из них.
Из литературы известно, что клубеньковые бактерии за период вегетации люпина вегетируют 50-60 дней. Как только начинается процесс созревания семян люпина, они высыхают и рассыпаются. При летнем же посеве клубеньковые бактерии функционируют 110-130 дней до наступления устойчивых холодов. Некоторые из симбиотических бляшек достигают размера 1 см. (рис. 1).
Рис. 1. Величина симбиотических бляшек на корневой системе узколистного люпина при летнем посеве.
На основании проведенных многочисленных исследований было выявлено, что при летних посевах однолетних культур длинного дня в позднеосенний период формируются значительно больший урожай зеленой массы, чем при весенних. Например, люпин узколистный, если его посеять весной дает урожай зеленой массы 30 – 40 т/га, но если его посеять летом (в начале июля), то он уже дает урожай 50 – 60 т/га. При этом питательность зеленой массы летнего посева выше (табл.2).
Таблица 2. Питательная ценность зеленой массы люпина при различных сроках сева (ФГБНУ «Калининградский НИИСХ», 2014 г.)
|
Показатели (в переводе на абсолютное сухое вещество) |
Весенний посев (3-4 апреля) |
Летний посев (5-7 июля) |
| Протеин сырой, % | 17,5 | 19,4 |
| Сырой жир, % | 2,3 | 3,6 |
| Сырая клетчатка, % | 30,5 | 20,6 |
| Каротин, мг/кг | 120,6 | 165,5 |
| Переваримый протеин, г/кг | 125,0 | 138,0 |
За счет чего при летнем посеве получается выше урожай зеленой массы и лучшего качества?
Мы, полагаем, что положительное влияние на продуктивность однолетних культур длинного дня при высеве их летом оказываетэкологический фактор и его географическое расположение [1]. Дело в том, что в летне-осенний период в северных и южных широтах умеренного пояса, угол между положением Солнца в верхней точке (кульминации) относительно горизонта меньше, чем в первую половину лета.От этого зависит продолжительность дня и ночи, спектральный состав солнечного излучения и интенсивность освещения. На все эти изменения растения чутко реагируют. Если мы однолетние растения длинного дня высеваем весной, то они будут развиваться в естественной для них среде. Если же эти однолетние культуры посеять в июле, то в естественных условиях мы создаем для них неестественную среду обитания: где свет как главный экологический фактор, для этих культур, оказывается в относительном минимуме. С другой стороны, влагой однолетние растения при летнем посеве обеспечены, по сравнению с весенним периодом, в относительном максимуме (рис. 2).
Рис. 2. Годовое солнцестояние и среднемноголетнее количество осадков, выпадающих за период вегетации в условиях Калининградской области.
Установлено, что основной абиотический фактор – солнечная энергия определяющий развитиерастений оказывает самое заметное влияние на вегетативную продуктивность однолетних растений, высеваемых в разные сроки и в различных широтных точках Земли. Так если в условиях географического расположения г. Калининграда, наложить вегетативную продуктивность растений узколистного люпина на Солнечную интенсивности освещения, получается, что урожайность зеленой массы обратно пропорциональна солнечной активности интенсивного освещения (рис. 3).
Рис. 9 Влияние солнцестояния на вегетативную продуктивность растений
В этих необычных условиях растение вынужденно адаптационно изменять свои жизненные функции, приспособляя весь свой организм к этим несвойственно изменяющимся условиям внешней среды. С целью увеличения поглощения солнечной энергии однолетние культуры длинного дня наращивают вегетативную массу, тем более наличие достаточного количества влаги и отсутствие в это время засух позволяет это сделать. Таким образом, растение активно используют те факторы внешней среды, которые имеются по отношению к весенне-летнему периоду в максимуме (влага) как бы компенсируя те, что находятся в относительном минимуме (свет). В результате растение однолетних культур длинного дня в этих условиях создает мощный фотопериодический аппарат, который оказывается рассогласованным с развитием генеративных органов (последние отстают в развитии) (рис. 4,5).
Происходит это из-за того, что в растении нарушается выработанный в процессе эволюции своеобразный часовой механизм, с помощью которого синхронизируется сезонный ритм с ритмом онтогенеза растения. Однако, такой ход событий представляет интерес для производства.
Рис. 4. Растения узколистного люпина весеннего сева (справа) и летнего (слева).
Рис. 5. Посевы узколистного люпина при сроках посева: слева – весенний, справа – летний.
Выращенная в это время зеленая масса однолетних культур длинного дня может быть использована на корм скоту [2]. Включение в этот период зеленой массы в рацион дойного стада крупного рогатого скота черно-пестрой породы обеспечило прибавку молока по 2 кг в сутки на голову на протяжении всего периода опыта (табл. 3).
.
Таблица 3. Эффективность осеннего скармливания зеленой массы дойным коровам (ФГБНУ КНИИСХ, 2014 г.)
| Показатели | Контрольная группа | Опытная группа |
| Количество голов | 45 | 45 |
| Надой в начале опыта, кг | 340 | 341 |
| Надой в конце опыта, кг | 345 | 430 |
| Прибавка молока на 1 гол., кг | — | +2 |
| Экономический эффект на 1 гол., в день, руб. | — | 24 |
| Экономический эффект по группе за 20 дней, руб. | — | 21600 |
Полученная в осенний период зеленая масса однолетних культур может использоваться не только в качестве корма для животных, но и в качестве сидератов для повышения плодородия почв, и как сырье для получения возобновляемой энергии путем сбраживания её на биогаз.
Таким образом, высевая однолетнюю культуру летом, мы создаем для растений непривычную изменяющуюся среду, к которой молодой растительный организм пытается приспособиться за счет максимального использования тех внешних факторов внешней среды, которые имеются в избытке и которые благотворно влияют на продуктивность. При этом растительный организм превращается в «фабрику» по производству органических веществ, поскольку реализуется стратегия не генеративного развития, (а в силу необычных, но благоприятных для роста условий) неограниченного синтеза органического вещества
Литература
- Буянкин Н.И. Роль светового режима в повышении продуктивности полей. Вестник Российской Академии сельскохозяйственных наук, 2013.-№5.-С.16-18.
- Зотиков В.И., Нечаев Л.А., Буянкин Н.И., Краснопёров А.Г. Способ получения зеленого корма и сохранения плодородия почвы. Патент РФ на изобретение №2478301, 2013.
- Буянкин Н.И., Краснопёров А.Г. Внешняя среда и урожай. Земледелие, 2008, №8.-С.31-33[schema type=»book» name=»ОПТИМАЛЬНЫЕ СРОКИ ЛЕТНИХ ПОСЕВОВ СРЕДООБРАЗУЮЩИХ КУЛЬТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЫСОТЫ СОЛНЦЕСТОЯНИЯ И КОЛИЧЕСТВА ОСАДКОВ » description=»Более 10 лет, изучалась динамика накопления и качества зеленой массы однолетних растений длинного дня в их летнем посеве. Наблюдаемые изменения обсуждаются в связи с различным солнцестоянием в северных широтах умеренного пояса в весенне-летние и летне-осенние периоды.» author=»Буянкин Николай Иванович, Краснопёров Андрей Геннадьевич, Фёдорова Зинаида Николаевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-20″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.05.2015_05(14)» ebook=»yes» ]