Биоэкологические и технологические особенности возделывания сильфии пронзеннолистной на зеленный корм

    Министерство  сельского хозяйства РФ

    ФГОУ  ВПО «Кемеровский государственный 

    сельскохозяйственный  институт»

    Кафедра ботаники и экологии 
 
 
 

    Курсовая  работа

    По  курсу: «Нетрадиционные кормовые культуры

    Западной  Сибири»

    БИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ  И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ  СИЛЬФИИ  ПРОНЗЕННОЛИСТНОЙ НА ЗЕЛЕННЫЙ КОРМ 
 
 
 

    Выполнил: студент 4 курса 

Проверил:  
 
 
 

    Кемерово 2008

    Содержание 

    Введение……………………………………………………………………..3

    Глава 1. Климатические условия…………………………………………..5

    Глава 2. Биологические и морфологические особенности культуры...…8

Глава 3. Применение элементов программирования урожайности нетрадиционных кормовых культур………………………………………17

   3.1. Расчет потенциальной урожайности  по приходу фотосинтетически  активной радиации   ………………………......17

   3.2. Расчет действительно возможной урожайности по влагообеспеченности…………………………………………….….18

   3.3 Расчет биологической урожайности  по формуле А.М. Рябчикова……………………………………………………………19

Глава 4. интенсивная технология возделывания культуры…………..…21

    Глава 5. Безопасность и экологичность при возделывании культуры…29

    Список  используемой литературы………………………………………. 40 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение

    Подобно подсолнечнику, сильфия в ХVIII в. была завезена из Америки в Европу, где вскоре нашла широкое применение в ландшафтных садах и парках Германии, Австрии и Швейцарии. Позднее она попала и в нашу страну. Отличаясь красотой формы, многолетностью и продолжительным цветением, растение и в настоящее время успешно используется для декоративных целей. В ботанических садах Черновицкого и Львовского университетов оно выращивается уже более 50 лет, причем все это время произрастает на одном и том же месте, т. е. без пересева.

    Из  зарубежной литературы известно также применение подземных органов растения в медицине. Как лечебное средство сильфия использовалась при насморке, ревматизме и невралгии.

    Большую ценность растение имеет для пчеловодства. Продолжительность его цветения составляет 60— 70 дней, а путем подкоса части плантаций весной в разные сроки можно создавать медоносный конвейер с не прерывным цветением в течение почти четырех летне-осенних месяцев. Важно и то, что сильфия цветет во второй половине лета, когда сырьевая база для пчел уже бывает значительно ослабленной. Мед из сильфии длительное время не кристаллизуется, поэтому для пчел он является хорошим кормом в период зимовки.

    Пчелы очень охотно посещают золотистые соцветия сильфии. При сомкнутом травостое нектаропродуктив-ность1 га посевов  составляет до  150 кг и более. Кроме нектара, растения дают много перги.

    Однако выращивание сильфии, как и других культур, специально для пчел не очень выгодно. Поэтому в ряде районов целесообразно введение ее в состав дикой растительности. Вместе с тем наибольший эффект от ее возделывания получают при  комплексном использовании, в первую очередь, для кормовых целей. Кормовые посевы сильфии одновременно могут служить хорошей базой и для пчеловодства.

    Кормовое  направление в использовании  сильфии в настоящее время нашло применение только у нас в стране. За рубежом как кормовое растение она до сих пор не выращивалась и сведения об ее питательности тоже отсутствуют. По данным Черновицкой опытной станции и других научных учреждений, зеленая масса сильфии успешно может использоваться как непосредственно на корм скоту, так и в виде силоса или травяной муки.

    В растениях имеется также достаточно большое количество сахаров (13—20% к сухому веществу). Поэтому зеленая масса успешно силосуется и в чистом виде. Однако в ранние фазы развития растений, из-за повышенной белковости массы, силосование ее лучше проводить с углеводистыми   культурами.  В   период  цветения   фактическое сахаров   в растениях значительно превышает сахарный минимум, вследствие чего в 1,5-2 раза возрастает и количество молочной кислоты в силосе.

    Зеленая масса сильфии является прекрасным сырьем не только для силосования, но и для получения травяной муки Растения, скошенные до бутонизации, или молодая  отава и витаминов. Заготовленная из них травяная мука по качеству не уступает такому же корму из бобовых трав. Она особенно полезна для кормления молодняка и птицы.

    Таким образом, зеленая масса сильфии, обладая нежностью, большим удельным весом листьев, высоким содержанием протеина и витаминов, может широко использоваться в кормлении животных. Эта культура способна стать важным звеном в системе зеленого конвейера, а также хорошим источником сырья при заготовке силоса и травяной муки.

    Как кормовое растение сильфия до 1957 г. никем не изучалась. Сельскохозяйственное освоение ее впервые начато в1957 г. на Украине, сначала в Черновицком университете, а затем на Черновицкой опытной станции. Инициатором введения сильфии в культуру является 3. И. Грицак, который и в настоящее время ведет большую работу с этим растением.

    Задачей моей курсовой работы является агрономически  обосновать современные технологии возделывания сильфии, а также составить схему агротехнических мероприятий к конкретным почвенно-климатическим условиям. 

    Глава 1. Климатические  условия

      Географическое распределение тепла в Кемеровской области имеет следующие особенности: наименьшее количество тепла получают горные территории, сумма положительных температур на высотах порядка 500 м не превышает 1200 - 1400С за вегетационный период.

    При районировании и теплообеспеченности  рассматриваемая территория подразделяется на три района (рис. 1).

    Рис. 1 -  Агроклиматическое районирование Кемеровской области

    1. Прохладный, с суммой температур  воздуха + 10°С до 1600°С.

    2 Умеренно-прохладный, с суммой температур- 1600-1800°С 

    3 Умеренно-теплый, с суммой температур - 1800-2000°С.

    По  степени увлажнения область разделяется  на пять подрайонов:

    1. Избыточно увлажненный, ГТК 2,2;

    2. Переувлажненный, ГТК 2,2-1,6;

    3. Увлажненный, ГТК 1,6-1,4;

    4. Умеренно увлажненный, ГТК 1,4-1,2;

    5. Недостаточно увлажненный, ГТК 1,2-1,0.

    В условиях Западной Сибири гидротермический коэффициент выше 1,2 
характеризует достаточное увлажнение, сельскохозяйственных культур.  ГТК 
ниже 1,2 свидетельствует о недостаточном увлажнении. Продолжительность 
периода с температурами воздуха выше 10º С колеблется от 80 до 105 дней. Климат всей Кузнецкой котловины, характеризуется резкой континентальностью, суровой и продолжительной зимой, коротким и значительно жарким летом.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Таблица 1 – Погодные условия вегетационного периода 2008 г

    ГТК составил 1,37, что свидетельствует о достаточном увлажнении. 
 
 
 

    Глава 2. Биологические  и морфологические  особенности культуры

    В Европу завезено несколько растений рода Сильфиум (Silphium L.), относящегося к сем. Сложноцветных. Род включает более 30 видов, распространенных в Америке, но в кормовом отношении наибольший интерес представляет - сильфия пронзеннолистная. Однако этот вид отличается значительной полиморфностыо и нуждается в дальнейшей ботанической дифференциации. В популяциях, испытываемых в настоящее время в культуре, обнаруживаются растения, имеющие повышенное число граней на стебле и большее количество сидящих на узлах листьев, с опушенным стеблем и без опушения. Некоторые формы имеют большое хозяйственное значение, поэтому они в первую очередь нуждаются в выделении из популяций и в оценке. Такие растения могут послужить исходным материалом для селекционного улучшения культуры.

    Корневая система у сильфии смешанного типа. Она состоит из главного и боковых корней, а также придаточных, развивающихся на симподиально ветвящейся подземной части годичных побегов, называемо!: часто корневищем. Корневая система мощная, но сравнительно поверхностная. По данным ТСХА, 85—90%   корней размещается в 10—15-см слое почвы, хотя некоторые из них проникают в грунт достаточно   глубоко.

    Стебель высокий, от 2 до 3,5 м, прямостоячий, сочный, 4-гранный (встречаются растения с круглым, 6- и 8-гранным стеблем) , опушенный, с середины ветвящийся. Толщина стебля у основания до 1,5-2 см. С возрастом растений число побегов увеличивается и достигает в зависимости от густоты посева 8—20 и более на одно растение.

    На  узлах стебля супротивно парами расположены крупные удлиненно- 
эллиптические листья. Длина их до 35 см, ширина - до 25 см. Листья сидячие, у основания, сросшиеся в трубку и как бы «пронзенные» стеблем, за что сильфия и получила такое видовое название. У некоторых растений на узлах стеблей (6- и 8-гранных) расположено по 3 л даже по 4 листа.

    Соцветия  — корзинки диаметром 3—5 см (рис. 0). Расположены они на верхушках лучей ветвящейся (по типу дихазия) части цветоносного побега. Диаметр такого полузонтиковидного разветвления достигает 1 м. На каждом стебле имеется: на Севере — до 5—9, а в более южных районах — ДО 20 продуктивных корзинок. Цветки в корзинках двух типов: по краю — желтые, ложно-язычковые, пестичные, плодоносящие, а в центре - трубчатые, обоеполые, бесплодные. Опыление цветков перекрестное— с помощью насекомых.

    Плод  — двукрылая семянка удлиненно-сердцевидной формы, 10—12 мм длиной и 8—10 мм шириной, плоскосжатая, с выемкой в верхней части, серовато-черная  или коричневая. Вес 1000 семян — 18—24 г. В каждой корзинке созревает 20—30 семян. В хороших условиях с одного растения можно получить до 450—500 полноценных семян, т. е. 9—10 г, или при 60 тыс. растений на гектар — 5—6 ц. Биологический урожай семян иногда достигает 8—10 ц с гектара. Наиболее ценные семена собирают из соцветий первых 4 порядков, их урожай составляет 1,5— 2,5 ц с гектара.

    Семенами, полученными с 1 га семенного участка, при высококачественной уборке можно заложить плантацию в 30—50 га. Это говорит о том, что сильфия обладает сравнительно высоким коэффициентом размножения и может быстро занять большие площади в колхозах и совхозах.

    Сильфия относится к многолетним травянистым поликарпикам. Большой жизненный цикл растения складывается из циклов развития монокарпических побегов, образующихся   в   подземной    части    ежегодно    отмирающих стеблей. Продолжительность развития каждого побега, начиная со второго года жизни растения, длится 8—10 месяцев.

          Органогенез растений в первый год после закладки 
плантации изучен еще недостаточно. Наблюдения, выполненные в ТСХА и других научных учреждениях, позволяют выделить следующие периоды в этот год жизни растений:

1. Период развития проростка начинается от прорастания семени и заканчивается появлением первого настоящего листа. При весеннем посеве массовые выходы появляются через 14—20 дней. Отдельные семена прорастают в течение лета, а некоторые — даже на второй год. Семядоли выносятся на поверхность почвы, длина их 1,5—2 см. По внешнему виду они напоминают г ходы подсолнечника. Максимальной длины (до 3,5 см) семядоли достигают через 18—20 дней после появления всходов. Фаза семядольных листьев продолжается 8—15 дней.
2. Ювенильный период длится в течение месяца. За это время на растении формируется пять настоящих листьев. Листья черешковые, опушенные, слабозубчатые. Вследствие втягивания гипокотиля в почву и развития в пазухах семядолей почек к концу периода семядольные листья засыхаю:'. Начинается отмирание и первого настоящего листа. Почки, расположенные в пазухах семядолей, трогаются в рост и образуют боковые побеги. Корневая система к этому времени уже хорошо развита. Отдельные корни проникают вглубь до 70 см. Главный корень ветвится до третьего порядка. На растении образуются придаточные корни длиной до 10—15 см.

    3. Виргинильный период характеризуется интенсивным листообразованием. Он наступает после отмирания семядолей, с появлением боковых побегов, и продолжается до глубокой осени. В начале периода в основной розетке образуется шестой лист, а первый засыхает. До конца вегетации на растении формируется до 25 крупных листьев, в том числе 14-16 листьев в центральной розетке и по 4-6 на боковых побегах (1-3 на растении). За время вегетации засыхает по 5-10 первых листьев. Главный корень может проникать в почву на глубину 1-1,5 м. Ветвится он до 4-5-го порядков. Гипокотиль и  базальная  часть  корня в    диаметре  достигают   1,5-2 см.

    Сильфия относится к растениям озимого  типа. В первый год жизни из-за того, что недоразвиты эпикотиль и последующие междоузлия, образуются только розеточные проростки и интенсивно развивается корневая система. В генеративную фазу растения вступают со второго года.

    Весной  сильфия отрастает сравнительно рано, однако, па 5—7 дней позже, чем борщевик, окопник, рапонтик и другие многолетние культуры. В это время температура уже переходит через +5°С. Крупные антоциановые почки побегов, раскрываясь, сразу образуют новую розетку листьев, которые вначале растут несколько -замедленно. Ко времени скашивания рапонтика и к началу цветения окопника растения сильфии лишь смыкаются в междурядьях розетками листьев. Но и в этот период урожай зеленой массы за счет крупных листьев бывает выше, чем у однолетних культур. После образования 12—15 листьев трогаются в рост генеративные стебли. От момента отрастания до стеблевания обычно проходит 25—30 дней. С этого времени рост сильфии усиливается и к фазе бутонизации суточные приросты достигают 4—5 см.

    Рост  стебля продолжается до массового цветения. На нем может размещаться 8—10 пар крупных листьев. Если скосить растения в фазу бутонизации или в начале Цветения, то из пазушных почек нижних листьев вновь образуются репродуктивные побеги, которые и формируют урожай отавы.

    Растения  зацветают через 95—100 дней после возобновления роста, что говорит о позднеспелости культуры. В большинстве районов начало цветения приходится на вторую половину июля или первую половину августа. Первыми зацветают корзинки, расположенные на самых нижних лучах полу зонтиковидного соцветия. В то время, когда в нижних корзинках семена уже созревают, средние еще цветут, а верхние находятся в виде бутонов. Поэтому период цветения продолжается около двух месяцев. Каждая корзинка в отдельности цветет от 7 до 15 дней. После цветения семена созревают в течение 35—40 дней. Созревшие семена легко осыпаются.

    Таким образом, от начала вегетации до созревания семян в нижних корзинках проходит около 150 дней. Это существенно затрудняет семеноводство культуры в северных, северо-западных и центральных районах    нечерноземной зоны, где семена успевают созреть лишь в корзинках первого и второго порядков. Кроме того, созревание семян в этих районах проходит в условиях постепенного похолодания и повышения влажности воздуха, что иногда обусловливает значительное поражение их болезнями.

    Важный  период в жизни растения — закладка почек возобновления. Почки начинают закладываться в подземной части генеративных побегов со второй половины лета. Осенью из них вырастают боковые побеги, дающие розетку листьев. Цикл развития боковых побегов снова повторяется. Отдельные почки трогаются в рост, и формируют розетку листьев только весной.

    Продолжительность жизни растений зависит от многих факторов. При этом наиболее сильно на нее влияют условия зимовки и интенсивность использования плантации. Большинство исследователей считают, что срок хозяйственной эксплуатации посевов может составлять не мене  12-15 лет. Максимальной продуктивности   растения достигают на третий-четвертый год жизни.

    ТРЕБОВАНИЯ  РАСТЕНИЙ

    К  УСЛОВИЯМ  ВЫРАЩИВАНИЯ

    Отношение к теплу. Оптимальной температурой для роста листьев и стеблей является 10—15°. В этих условиях при наличии влаги в почве наблюдаются наибольшие 'приросты зеленой массы. Поэтому, несмотря на позднеспелость, сильфия считается очень перспективным растением для северных, прохладных и увлажненных районов страны.

    На  холодостойкость культуры указывает  и тот факт, что растение успешно переносит весенние заморозки в 4 - 5°, а в холодильные камерах листья выдерживали 12-часовое понижение температуры до минус 7-8°. Осенью 
сильфия вегетирует почти до снега и не повреждается заморозками в 5-6° листья отмирают при температуре минус 7-8°.

    Географические  испытания показали, что растение обладает сравнительно высокой морозостойкостью. Так, в Черновицкой области в отдельные бесснежные зимы температура опускалась до 30° и гибели растений во все годы исследований не отмечалось. В Вологодской, Московской и других областях в годы, когда морозы зимой достигали 35—38°, а почва промерзала до 1,5 м, выпады растений также не превышали 3—5%. Сильфид успешно переносит зимовку в Коми АССР, Карелии, Западной Сибири и в других районах, где зимы особенно суровы.

    Промораживание  растений в камерах подтвердило их устойчивость к низким температурам. После длительного выдерживания при минус 17° отрастание сильфии в сосудах проходило нормально.

    Однако  в Ленинградской области отмечены случаи сильной изреживаемости посевов, когда за три года выпады достигали 27—30%. Объяснять эти факты недостаточной морозостойкостью растении, пожалуй, не совсем будет правильно, так как имеется много данных, свидетельствующих об обратном. Существенное влияние на зимостойкость оказывают агрохимические свойства почвы, агротехника и особенно срок последнего скашивания. Например, к Коми АССР для обеспечения хорошей перезимовки растений уборку проводят, но позднее, чем за месяц до конца вегетации. Поэтому таких больших выпадов, даже в более суровых, чем в Ленинградской области, условиях не наблюдается.

    В Московской области все растение погибает сравнительно редко (1—2%). Чаще г. ходе зимовки отмирают отдельные побеги, зимующие почки которых расположены очень близко к поверхности почвы. Однако это явление также не носит массового характера и существенного влияния на продуктивность плантации не оказывает, так как с возрастом растений число годичных побегов на них увеличивается, а плантации в связи с этим постепенно загущаются.

    Отношение к свету. Фото периодическая реакция  растения не изучена. Сильфия предъявляет высокие требования к интенсивности освещения. В естественных условиях занимает первый ярус высокотравных ассоциаций. При недостатке света растения сильно угнетаются. Поэтому они отрицательно реагируют на подпокровное выращивание в первый год жизни.

    Так, в опытах ТСХА вышедшие из-под покрова посевы на второй год жизни дали урожай в 3 раза меньший, чем обычные, т. е. беспокровные. Кроме того, ослабленные растения не в состоянии были бороться с сорняками, и посевы сильно засорялись.

    Отношение к влаге. Сильфия относится к  влаголюбивым растениям и является типичным мезофитом. Поэтому размещать ее следует на низменных, поименные и лугово-болотных участках с близким залеганием грунтовых вод. Хорошо растет и на обычных почвах с уровнем грунтовых вод на глубине 30—50 см. Переносит 10—15 -дневное затопление.

    Повышенные  требования к влаге, видимо, обусловлены поверхностным распределением в почве кошевой системы. При недостатке влаги рост сильфии сильно замедляется. Особенность биологии этой культуры состоит том, что ее быстрый рост приходится на летние месяцы, когда в условиях континентального климата всюду наблюдается наибольшее иссушение верхнего слоя почвы. В связи с этим во многих районах страны особенно желательно возделывание сильфии при орошении.

    Высокая температура и недостаток влаги  в почве могут привести не только к приостановке роста, но также к подсыханию листьев и засыханию бутонов, т. е. прекращению цветения. По сравнению с другими многолетними культурами сильфия наиболее чувствительно реагирует на почвенную и воздушную засуху. В засушливых условиях медленнее происходит отрастание отавы, урожай ее резко снижается.

    Отношение к почве. Растение   испытывалось   на   различных почвах:   песчано-галечных,    дерново-подзолистых (от легко - до тяжелосуглинистых),   черноземных, лугово-болотных, в том числе на тяжелых и с близким залеганием грунтовых вод. Во всех случаях оно давало      высокие урожаи, но только при хорошей влагообеспеченности. К реакции почвенной среды сильфия    чувствительна. В опытах ТСХА в засушливом 1972 г. урожай    зеленой массы на посевах второго года был невысокий.    Однако в условиях почвенной засухи очень четко проявилось отрицательное    действие на растения    кислотности    почвы и активных форм токсичных элементов. На известкованном фоне состояние растений было значительно    лучше, а, продуктивность их примерно на ⅓ выше. Так, если на (фоне NРК вес   сырого   растения   составил   316 г, площадь листьев на одно растение равнялась 33 дм², а урожайность посева 220 ц с гектара, то при дополнительном внесении извести соответственно    получены    следующие результаты: 434, 50 и 302.

    Питание растений и отзывчивость на удобрение. В дикой флоре сильфия произрастает на плодородных почвах. Аналогичных условий она требует и в культуре. С высоким урожаем из почвы выносится большое количество элементов питания. В 1 ц сухого вещества в фазу укосной спелости содержится 2,7—3,5 кг азота, 0,4—0,7 кг и фосфора и 3,0—3,5 кг калия. Вынос питательных веществ со 100 ц зеленой массы в среднем составляет: азота — 45— 50 кг, фосфора — 4—8 кг и калия 48—55 кг. С урожаем 500—700 ц с гектара из почвы выносится 550—750 кг действующего вещества NРК. Поэтому растение хорошо отзывается на удобрения. Например, в исследованиях Черновицкой опытной станции, проведенных в колхозе имени Ю. Федьковича на бурых — дерновых почвах, при внесении до закладки плантаций 40 т навоза и по 80 кг действующего вещества NРК на гектар за два коса собрали 1208 ц зеленой массы, в том числе 184 ц сухого вещества и 24,4 ц протеина. В варианте без удобрений эти показатели соответственно равнялись 919, 134 и 16.8.

    В опытах ТСХА на среднесуглинистой дерново-подзолистой почве внесение до посева и в подкормки: азота, фосфора и калия в количестве 60—90 кг на гектар увеличило урожай зеленой массы на 50—60%. Большую прибавку в урожае получили и от основного внесения навоза. Эффективность удобрений значительно повысилась при известковании почвы.