Экология

Секция «Экологический мониторинг»

Н.В. Лукьяненко, К.Д. Гогитидзе, А.И. Лукьяненко

Днепропетровский государственный аграрный университет

Зависимость роста и развития гороха при весеннем и пожнивном посевах от экологических условий

Основной проблемой в животноводстве является – дефицит белка в кормах. В решении этой задачи большое значение имеют высокобелковые культуры семейства бобовых. Одной из таких культур, возделываемых в Днепропетровской области, является горох.

Климатические ресурсы Днепропетровской области характеризуются следующими метеорологическими показателями, необходимыми для роста и развития растений. Безморозный период составляет 150-185 дней. Сумма температур за период выше 10°С около 2900°С-3200°С продолжительностью 165-175 дней. Количество осадков за год – 472 мм, за вегетационный период 240-280 мм. В летние месяцы максимум осадков приходится на июнь-июль месяц, часто они выпадают в виде ливней. Однако, в течение лета отмечаются и засушливые периоды. За годы проведения исследований метеорологические условия, в частности, температурный режим и выпадающие осадки, в целом соответствовали средним многолетним. Однако, в связи с погодными условиями иногда отмечались отклонения в сдвиге декадных вышеуказанных показателей.

Таким образом, климатические условия Днепропетровской области с довольно длинным безморозным периодом и соответствующими для вегетации температурами позволяют возделывать многие сельскохозяйственные культуры, в том числе и горох, не только при весенних, но и при пожнивных посевах. Однако, вегетация растений гороха при весеннем и пожнивном посевах будет проходить при различных сезонах года. У весенних посевов – это конец весны - начало лета; у пожнивных – лето-начало осени. Данные сезонные изменения находятся в тесной зависимости с факторами внешней среды. Естественно, что изменения в тепловом, световом, водном режимах окружающей растение внешней среды должны оказать влияние на физиолого-биохимические, ростовые процессы и, в конечном счете, на урожай зеленой массы растений гороха при возделывании его в весенних и пожнивных посевах. Изучение данного вопроса имеет теоретическое и практическое значение. С этой целью нами были заложены опыты в учебно-опытном хозяйстве «Самарский» Днепропетровского государственного аграрного университета. Размер учетной делянки 50 кв.м., повторность 5-ти кратная.

Горох отличается универсальностью использования. Зрелое зерно и зеленый горошек используются в пищу, а последний еще и для консервирования. Зерно гороха в размолотом и дробленом виде, а также солома идут на корм животным. Горох также выращивают на зеленый корм, для приготовления сена, силоса, сенажа, травяной муки. В связи с тем, что зерно гороха и его вегетативная масса богаты белком они являются обязательным компонентом концентрированных комбикормов и кормосмесей необходимых для повышения их протеиновой питательности. Ценность зерна и зеленой массы гороха заключается еще и в том, что в состав его белка входит большое количество необходимых для нормальной жизнедеятельности животных незаменимых и лимитирующих аминокислот таких как: метионин, триптофан, лизин и прочие. Следовательно, горох – это пищевое, овощное и кормовое растение.

В сельскохозяйственном производстве горох культура старая, относится к семейству бобовых – Fabaceae. В посевах чаще всего возделывают два вида гороха: горох культурный, посевной – Pisum sativum L. и горох полевой, он же кормовой горох или пелюшка – Pisum arvense L. Это однолетние растения ярового типа. Оба вида имеют большое количество сортов. В зависимости от сорта вегетационный период длится от 60 до 120 дней, у среднеспелых – 70-90 дней. Горох посевной выращивается преимущественно для получения зерна, используемого в пищу и на корм сельскохозяйственным животным. Полевой горох или пелюшка, возделываемый на зеленый корм, имеет более тонкий и высокий полегающий стебель, что затрудняет его уборку. Однако, созданные за последние годы сорта гороха укосного направления обладают многими улучшенными хозяйственно-ценными и биологическими особенностями, в том числе большей высокорослостью, меньшей полегаемостью, повышенной засухоустойчивостью и более высокой урожайностью.

Характеризуя биологические особенности гороха необходимо отметить, что горох – растение холодостойкое. Прорастание семян начинается при температуре 1-2°С. Однако, с повышением температуры скорость прорастания семян возрастает. Всходы гороха легко переносят заморозки до -4-5°С. Горох относительно влаголюбивое растение, но может переносить кратковременные засухи; он требователен к свету. Горох является растением длинного дня и на севере его вегетационный период короче, чем на юге. Как биологическую особенность гороха необходимо отметить симбиоз его корней с азотфиксирующими клубеньковыми бактериями. Поэтому в севооборотах он имеет большое агротехническое значение, т.к. является хорошим предшественником для других культур.

Рост и развитие растений зависят от следующих факторов: а) условий внешней среды в отдельные периоды развития растений; б) наследственных, биологических особенностей, т.е. от способности использовать комплекс экологических факторов внешней среды (свет, тепло, влагу и пр.); в)способности противостоять неблагоприятному воздействию внешних условий. В течение всего периода вегетации эти факторы входят в сложные взаимоотношения с растениями и влияют на их рост, развитие и тем самым определяют количество и качество урожая. Во время вегетации растений на определенном этапе их развития один или несколько факторов могут оказаться решающими и от них будет зависеть успех возделывания данной культуры. Поэтому при выращивании определенной культуры и для получения высокого урожая необходимо знать ее биологические особенности.

Академик Н.Н. Кулешов [1] утверждал: «По разнообразию биохимических процессов, по глубине морфологических изменений,… по своей роли в определении хода вегетационного периода и высоты будущего урожая,… период посев-всходы является одним из важнейших этапов в развитии культурного растения.» Согласно нашим исследованиям таким критическим периодом у растений гороха весеннего посева является межфазный период посев-всходы.

При весеннем посеве гороха прорастание семян проходило при температуре от 8,1°С до 11,2°С и лишь к появлению всходов температура достигала 12,6°С. Межфазный период посев-всходы при весеннем посеве гороха составил – 16 дней. У растений гороха пожнивного посева межфазный период посев-всходы проходил при температуре 22,3-22,7°С и составил 12 дней, т.е. на 4 дня меньше. Следовательно, хотя горох и культура холодостойкая, но при весеннем посеве вышеуказанные температуры для оптимального прохождения физиолого-биохимических процессов в прорастающих семенах еще недостаточны. Согласно имеющихся литературных источников, многие исследователи считают, что оптимальной температурой для прорастания семян гороха является 18°С. Ф.Э. Реймерс, И.Э. Илли [2] на основании своих опытов считают, что оптимальной температурой для прорастания семян гороха является 16–24°С. Данное положение частично согласуется с нашими наблюдениями за продолжительностью прохождения межфазного периода посев-всходы у растений гороха пожнивного и особенного весеннего посевов.

С появлением всходов до фазы бутонизации у растений гороха как весеннего, так и пожнивного посевов дальнейшее формирование, рост вегетативных органов, накопление зеленой массы проходили интенсивно, в одинаковом темпе и практически с одной продолжительностью – 43-44 дня. Следовательно, все факторы внешней среды соответствовали биологическим особенностям растений гороха.

Однако, при дальнейшей вегетации у растений гороха пожнивного посева, которая приходилась на конец лета и начало осени, отмечалась задержка в развитии генеративных органов. Это, очевидно, связано со снижением температуры, постепенным уменьшением длины дня и интенсивности освещения. В связи с этим фенофаза образования бобов наступила на 11 дней позже. Многие исследователи обращают внимание, что именно в период от цветения до образования бобов у растений гороха требования к теплу особенно повышенные.

Одним из важнейших показателей, характеризующих кормовые культуры с точки зрения целесообразности их выращивания на зеленый корм, является способность этих культур образовывать значительную надземную массу. Кроме этого, важным показателем качества этой массы следует считать степень ее облиственности. На указанные выше морфолого-хозяйственные признаки растений оказало влияние соответствие сложившихся факторов внешней среды биологическим особенностям растений гороха при весеннем и пожнивном посевах. При весеннем посеве, в сравнении с пожнивным, растения гороха были выше в фазы: начала цветения – на 15 см, начала образования бобов – на 14 см. У растений гороха весеннего посева сформировалось большее количество листочков на одно растение – на 9 штук; увеличились площади листовой поверхности у листьев – на 44,4 см² и прилистников – на 52,0 см². Сравнивая прирост сырой массы растений можно отметить, что растения гороха весеннего посева имели более высокую массу одного растения в фазы: бутонизации, цветения и образования бобов, и превышали ее у растений гороха пожнивного посева от 3,5 г до 5,0 г.

Анализируя интенсивность роста, развития растений гороха при разных сроках посева можно отметить, что при весеннем сроке посева складывались более благоприятные условия. Изменения высоты, массы, листовой поверхности сказались и на урожайности растений гороха. Урожай, в конечном итоге, является результатом взаимодействия растений с условиями произрастания на протяжении всей его жизни. Изменение этих условий сказываются и на урожае. Уборка гороха на зеленую массу проводилась в фазе начала образования бобов. При пожнивном посеве урожай зеленой массы гороха составил 160,4 ц/га, при весеннем – 191,4 ц/га, т.е. на 30 ц/га или 16,2 % больше.

Изменения условий внешней среды при различных сроках посева гороха отразились не только на урожае зеленой массы, но и на ее качестве. Зеленая масса растений гороха весеннего посева содержала: сырого протеина – 4,0 %, сырого жира – 0,6 %, сырой клетчатки – 4,58 %, переваримого протеина – 27,8 г, сахаров – 2,5 %, каротина – 36,1мг на 1 кг. Эти же показатели при пожнивном посеве равнялись: 3,5 %; 0,9 %; 3,5 %; 25,3 %; 3,4 %; 44,3 мг. Необходимо отметить, что у растений гороха пожнивного посева отмечалась тенденция к небольшому повышению таких важных для животных химических элементов как кальций, магний, фосфор, сера.

Повышенное содержание протеина в зеленой массе растений гороха весеннего посева, а сахаров – пожнивного согласуется с исследованиями, полученными Н.П. Воскресенской [3] и Л.А. Незговоровой [4]. Кроме этого данное положение подтверждается и нашими исследованиями проведенными с кукурузой различных сроков посева. При пожнивном посеве кукурузы ее листья, метелки и, особенно, початки содержали сахаров больше, чем при весеннем посеве. При весеннем посеве световой день увеличивался, повышалась интенсивность и продолжительность освещения с преобладанием в солнечном спектре ультрафиолетовых, синих и фиолетовых лучей, которые способствуют повышению содержания азота и синтезу белка в растениях. Конец вегетации растений гороха пожнивного посева проходил в осенний период. Утром наблюдались туманы, дни были короче и часто пасмурные – все это сказалось на продолжительности светового дня и интенсивности освещения; солнцестояние также было низкое с относительным увеличением в спектральном составе солнечной радиации красных лучей, способствующих синтезу сахаров. По-видимому, с изменением условий внешней среды у растений гороха разных сроков посева по иному протекают физиолого-биохимические процессы и направленность всего цикла метаболизма и, как следствие, – изменения в росте, развитии, величине и качестве урожая.

Достоинства зеленой массы гороха при пожнивном посеве в том, что она содержит меньше клетчатки и больше сахаров – поэтому охотно поедается всеми видами животных; в ней достаточно белка с набором всех часто лимитирующих незаменимых аминокислот; витаминов; она не содержит ни горьких, ни пахучих веществ, которые могут отрицательно влиять на качество животноводческой продукции и, в частности, молока.

Горох – наиболее пластичная культура среди зернобобовых, которая легко приспосабливается к условиям произрастания. Учитывая данную биологическую особенность гороха, наличие в настоящее время южных засухоустойчивых сортов, а также высокую кормовую ценность его зеленой массы, очевидно целесообразно выращивать горох пожнивно в дополнении к весенним посевам, не взирая на более низкий урожай.

Осенью, когда биологически стареют естественные травы и культурные кормовые растения, полноценная свежая зеленая масса гороха будет охотно поедаться животными. Преимуществом гороха при пожнивном посеве является еще и то, что он дополнительный прекрасный предшественник и на освободившихся после его возделывания площадях можно выращивать любые ценные в сельскохозяйственном плане культуры.

Литература

1. Кулешов Н.Н. О методах полевого и лабораторного изучения периода посев-всходы / Н.Н. Кулешов // ДАН СССР. – 1946. – т.51. – №1. – С. 282 – 356.

2. Реймерс Ф.Э. Прорастание семян и температура / Ф.Э. Реймерс, И.Э. Илли. – М.: Наука, 1978. – 270 с.

3. Воскресенская Н.П.Фотосинтез и спектральный состав света / Н.П. Воскресенская. – М.: Наука, 1965. – 308 с.

4. Незговорова Л.А. К вопросу о продуктах фотосинтеза / Л.А. Незговорова // Физиология растений. – 1956. – т.3. – Вып. (№.) 6. – С. 497 – 505.