Биоморфологические особенности и приёмы возделывания черноголовника многобрачного на корм и семена в Среднем Предуралье

Актуальность. Основным направлением отрасли сельского хозяйства в
Уральском регионе является животноводство, которое потребляет ¾ всей
производимый продукции растениеводства и кормопроизводства. По-прежнему,
важной проблемой растениеводства и кормопроизводства остаётся повышение
качества и питательности кормов, поскольку недостаточная энергонасышенность
кормов снижает продуктивность сельскохозяйственных животных. Актуальным
является упрочение современной кормовой базы регионального животноводства.
В Среднем Предуралье традиционными кормовые культуры – клевер
луговой, козлятник восточный и люцерна посевная, в 2018 году были посеяны на
площади – 21494, 3398 и 3243 гектара, соответственно. Из злаковых трав –
тимофеевка луговая 6021 га и овсяница луговая 1193 га (данные Филиала ФГБУ
“Россельхозцентр” по Пермскому краю).
Изменение климатических и погодных условий в последние 30 лет,
температурных и гидротермических факторов, привели передовых учёных и
производственников к более широкой интродукции и освоению новых видов
растений и полезной флоры, вовлекая их в производственный и кормовой оборот
аграрного сектора Среднего Предуралья. Так, в последние время формируется
направление поиска разнообразия, многовариантности и универсальности развития
современного земледелия и кормопроизводства, освоения малозатратных и
экологически пластичных видов растений широкого спектра использования в
народном хозяйстве. Биологическим инструментарием в этой новой парадигме
являются нетрадиционные, новые виды и семейства растений. В их числе, успешно
возделываемой в ряде центральных районов Российской Федерации, становится
черноголовник многобрачный. Корректировка агротехники возделывания
черноголовника многобрачного в почвенно-климатических условиях Среднего
Предуралье для реализации кормового и семенного потенциала культуры весьма
актуально и для расширения сортимента кормовых трав региона.
Степень разработанности темы. Исследования по возделыванию
черноголовника многобрачного представлены в ФГБНУ «Северо-кавказский
федеральный научный аграрный центр» (В.В. Кравцов, В.А, Кравцов [2010-2020
гг.]), ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ (А. Н. Кшникаткина, П. Г. Аленин, В. Н. Еськин,
Е. А. Зуева, В.А. Гущина, А.А. Галиуллин, Д. И. Петров, Г.Е. Гришин, И.С.
Терехин, И.А. Воронова, А.А. Жданова, И.Ю. Юдин, А.А. Орлов [2008-2020 гг.]),
в ФГБОУ ВО Самарский ГАУ (В. Г. Васин, А. В. Васин, А.А. Кожаева, В. Б.
Нарушев, И.В. Карлова [2010-2020 гг.]), в ФГБОУ ВО Горский ГАУ (Л.Ч. Гагиева,
Э. А. Беркаева, С. А Бекузарова, В.И. Гасиев, В.Х. Себетов [2008-2019 г.], К.М.
Ибрагимов, И.Р. Гамидов, М.А Умаханов [2016 г.]), в ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН
«Архангельский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» (А.А.
Шаманин, Л.А. Попова и В.В. Гинтов [2019 г.], в Новгородском научно-
исследовательском институте сельского хозяйства (Т. Н. Дронова, Н. И. Бурцева,
В. А. Парамонов [2010 г.], Н. Б. Дегунова, Ю. Б. Данилова, Е. П. Шкодина [2015
г.]), в ФГБОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия»
(И. В. Гурина, Н. А. Иванова [2014 г.]), в ФГБОУ ВО Подольском ГАТУ (В. Г.
Миколайчук, В. Л. Пую, П. В. Костогриз, В. Г.Крижанівський [2010-2015 гг.]), в
Прикаспийском научно-исследовательский институте аридного земледелия (А. В.
Вдовенко, В. А. Парамонов, Г. К. Булахтина [2016 г.]), в США (D. C. Ogle [2002 г.],
T. J. Reitsma [1996 г.], M. D. Peel, B. L. Waldron и I. W. Mott. [2010], R. Ferris, G.
Taylor, S. Wieneke [2004 г.], A. Cronquist, N. Holmgren, P. Holmgren [1997 г.], J. Fryer
[2006], Patricia S Holloway и Grant E. M. Matheke [2003 г.]), в Анкарском
университет (Турция) (E. Kazakou [2006 г.], M. J. Abad [2000 г.]).
Тема исследований входит в план научно-исследовательской работы ФГБОУ
ВО Пермский ГАТУ. Номер государственной регистрации АААА-А16-
116021210258-5.
Цель – установить оптимальные агробиологические и технологические
приёмы возделывания черноголовника многобрачного на зелёный корм и семена в
биоклиматических условиях на дерново-подзолистых почвах в Среднем
Предуралье.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
1. Исследовать рост и развитие черноголовника многобрачного на дерново-
подзолистой почве.
2. Изучить особенности фотосинтетической деятельности черноголовника
многобрачного.
3. Выявить влияние агроэкологических факторов на продуктивность
черноголовника многобрачного, дать оценку кормовых достоинств зелёной
массы.
4. Установить адаптивные особенности черноголовника многобрачного и
определить его репродуктивную способность.
5. Дать экономическую и энергетическую оценку приёмам возделывания
черноголовника многобрачного.
Новизна. Впервые в Среднем Предуралье исследованы агробиологические
параметры новой многолетней кормовой культуры, разработаны основы
формирования травостоя черноголовника многобрачного, на основе учета
биоклиматических ресурсов и морфо-биологических особенностей культуры
установлены срок, способ посева и оптимальное размещение посевов относительно
агромикроландшафта.
Практическая значимость. Экспериментальные данные могут служить
основой для внедрения черноголовника многобрачного в зелёный и кормосырьевой
конвейер региона с целью его совершенствования и обогащения. Научные
положения диссертации подтверждены производственной проверкой в КФХ
Утяганов Ильдар Альфизович, Бардымского муниципального округа, Пермского
края.
Методология и методы диссертационного исследования. Основными
методами исследования были постановка полевых опытов и лабораторные
исследования. Полученные экспериментальные данные обработаны методом
дисперсионного и корреляционного анализов.
Положения, выносимые на защиту:
1. Влияние срока посева на урожайность зелёной массы черноголовника
многобрачного в Среднем Предуралье.
2. Влияние срока посева на урожайность семян черноголовника многобрачного
в Среднем Предуралье.
3. Влияние способа посева на урожайность зелёной массы черноголовника
многобрачного в Среднем Предуралье.
4. Влияние агромикроландшафта на продуктивность черноголовника
многобрачного.
Степень достоверности и апробация работы. Достоверность полученных
результатов подтверждается проведёнными четырёхлетними (2017-2020)
исследованиями в разные по погодным условиям годы, использованием
общепринятых методик и ГОСТов, проведением математической обработки
полученных экспериментальных данных и соотнесением с результатами
исследований других учёных. Результаты исследований были доложены: на
научно-практической конференции с международным участием «Агротехнологии
XXI века» (ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь 2017 г.), на международной
научно-практической конференции, посвященной 105-летию факультета
агрономии, агрохимии и экологии (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, г. Воронеж 2018
г.), на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых,
аспирантов и студентов «МОЛОДЕЖНАЯ НАУКА 2018: ТЕХНОЛОГИИ,
ИННОВАЦИИ», посвященную 100-летию аграрного образования на Урале»
(ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь 2018 г.), на Международной научно-
практической конференции «Агротехнологии XXI века», посвященную 100-летию
аграрного образования на Урале (ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь 2018 г.),
на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых,
аспирантов и студентов «МОЛОДЕЖНАЯ НАУКА 2019: ТЕХНОЛОГИИ,
ИННОВАЦИИ», посвященную 100-летию профессора Ю.П. Фомичева (ФГБОУ
ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь 2019 г.), на Всероссийской научно-практической
конференции «ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ В
АГРАРНОЙ НАУКЕ» (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, г. Воронеж 2019 г.), на
Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и
студентов «МОЛОДЕЖНАЯ НАУКА 2020: ТЕХНОЛОГИИ, ИННОВАЦИИ»,
посвященную 90-летию основания Пермского ГАТУ и 155-летию со дня рождения
академика Д.Н. Прянишникова (ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь 2020 г.), на
Международной научно-практической конференции «Развитие
агропромышленного комплекса в условиях роботизации и цифровизации
производства в России и за рубежом» (on-line формат, 2020 г.),на Всероссийской
научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов
«МОЛОДЕЖНАЯ НАУКА 2021: ТЕХНОЛОГИИ, ИННОВАЦИИ», посвященной
Году науки и технологий в Российской Федерации (ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ,
г. Пермь 2021 г.),
Личный вклад автора. Составление схемы и разработка программы
научных исследований, патентная проработка и анализ литературных источников,
проведение полевых и лабораторных опытов, интерпретация и анализ полученных
экспериментальных данных, оформление основных выводов, разработка
рекомендаций производству и подготовка публикаций к печати были выполнены
автором лично или при его участии.
Публикации. По результатам диссертационного исследования
опубликовано 16 печатных работ, в том числе 3 научных статьи в изданиях,
рекомендованных перечнем ВАК Минобрнауки и 1 работа в наукометрической
базе Scopus.
Структура и объём работы. Диссертация изложена на 185 страницах,
состоит из введения, основной части, содержащей 15 рисунков, 40 таблиц,
заключения, списка литературы (включает 129 наименований, в том числе 22 – на
иностранном языке) и 15 приложений.
Автор диссертации выражает искреннюю благодарность коллективу
кафедры общего земледелия и защиты растений ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ,
студентам факультета агротехнологий и лесного хозяйства А.Г. Черкашину,
И.В. Емельянову, Г.И. Вахриной, Д.В. Петрову, М.Р. Нигаметзянову,
К.В. Васькину, В.К. Коробейниковой, В.А. Тарасовой, Е.М. Спешилову,
К.Ю. Ивановой, Н.С. Кузнецову и Е.П. Антипиной за помощь в проведении
экспериментальной части диссертационной работы, д.с.-х.н. профессору кафедры
растениеводства С.Л. Елисееву за методические консультации. Особую
благодарность автор выражает научному руководителю д.с.-х.н., профессору,
почётному работнику высшего профессионального образования Российской
Федерации, почётному работнику агропромышленного комплекса Российской
Федерации Ю.Н. Зубареву, к.с.-х.н. Л.В. Фалалеевой и к.с.-х.н. М.А. Нечунаеву.

1. В результате четырёхлетних исследований (2017-2020), проведённых на
дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве в Среднем Предуралье,
установлены биоморфологические особенности роста и развития черноголовника
многобрачного и получены фактически возможные параметры продуктивности
зелёной массы в интервале 25-50 т/га и семян 538-869 кг/га. Стабильность
продуктивности черноголовника многобрачного существенно связана с
благоприятными условиями вегетации.
2. Наибольшая полевая всхожесть 34%, установленная в опыте при
беспокровном посеве, не всегда гарантирует стабильную урожайность и
сохранность культуры, но при посеве черноголовника под покров овса и горохо-
овсяной смеси, полевая всхожесть может снижаться на 18% в сравнении с
контролем. Посев под покров льна масличного обеспечивает полевую всхожесть
32% и 86 растений на квадратном метре. При посеве черноголовника
многобрачного на высоком элементе рельефа полевая всхожесть увеличивается до
40%, против полевой всхожести в подножие склона на 24% меньшей, чем на
вершине. В беспокровном посеве черноголовника многобрачного гибель растений
при перезимовке составляет 31%, что на 12% больше, чем в покровном посеве, а
сохранность растений черноголовника в зимний период в покровном посеве
достигает 81-83%. В этом сохраняется одно из достоинств покровного посева
черноголовника многобрачного. Посев на подножие склона снижает
зимостойкость черноголовника многобрачного на 15%, а гибель его растений
составляет 57%, что является одним из недостатков культуры.
При возделывании черноголовника многобрачного на зелёную массу
возобновление вегетации растений на второй и третий годы жизни, отмечено 12
мая. Отрастание розетки листьев продолжается до конца мая, а с 3 июня начинается
фаза ветвления, но уже ко второй декаде июня растения заканчивают фазу
бутонизации и пригодны к скашиванию. Длительность формирования первого
укоса составила 48, а второго 82 дня. При возделывании на семена начало
отрастания растений черноголовника отмечали 12 мая, ветвление – 3 июня,
бутонизацию – 17 июня и цветение – 16 июля. Продолжительность вегетационного
периода составила 162 дня, а период до уборки семян – 98 дней. На вершине склона
начало межфазных периодов было наиболее ранним (3-5 дней), в отличие от
посевов на склоне, или у его подножия, что позволяло проводить уборку зелёной
массы на 3-5 дней раньше.
3. Наибольшие показатели фотосинтетического потенциала в первый год
жизни черноголовника многобрачного отмечены у сроков посева: при физической
спелости почвы и через 10 дней после неё – 1,78 и 1,71 тыс.м2/га*дн., наименьшее
значение – при поздних сроках посева 1,26 и 1,38 тыс.м2/га*дн. В последующие
годы жизни чистая продуктивность фотосинтеза варьирует в интервале 1,5-2,2
г/м2сут. При покровном посеве наиболее интенсивная деятельность
черноголовника многобрачного отмечена после покровного льна масличного, где
площадь листьев черноголовника составляла 1,28 тыс.м2/га, или на 42% больше,
чем после горохо-овсяной смеси и на 38% меньше, чем в беспокровном посеве
(ЧПФ=0,84 г/м2сут.). Лучшей для устойчивого фотосинтетического потенциала
черноголовника многобрачного является верхнее плато склона. В первый год
жизни наибольшая площадь ассимиляционной поверхности сформирована при
посеве черноголовника многобрачного на вершине склона – 17,87 тыс.м2/га. В
последующие годы пользования травостоем на вершине склона
фотосинтетический потенциал соответствует 2,41 и 3,10 тыс.м2/га*дн., на склоне –
уменьшается на 12 и 8%, а в его подножии – на 31 и 22% соответственно, в первом
и втором укосах, относительно вершины склона.
4. Урожайность зелёной массы черноголовника многобрачного 25 т/га
достигнута на второй год жизни при сроках посева в физическую спелость почвы
и 10 дней после неё, а на третий год этого уровня урожайности достигают все
варианты полевого опыта. Наибольшая урожайность зелёной массы
черноголовника в сумме за два укоса 50,02 т/га отмечена в посеве после уборки
покровной горохо-овсяной смеси, но при уборке горохо-овсяной смеси на зерно,
достоверная прибавка урожайности в первом укосе составила 1,67 т/га. Прибавка к
урожайности зелёной массы черноголовника многобрачного второго года жизни в
посеве на вершине склона, против травостоя у его подножия, составляет 11,34 т/га,
или 29%, а в третий год жизни – 36,41, или 25%.
Содержание обменной энергии в урожае зелёной массы черноголовника
многобрачного первого и второго укоса – высокое и составляет 96,5-87,7 ГДж, а
содержание кормовых единиц в килограмме сухого вещества первого укоса – 1,05
и второго укоса – 1,10. Обеспеченность кормовой единицы переваримым
протеином в среднем за три года (2018-2020) составила 96-119 г, а каротином 182-
206 мг.
5. Урожайность семян черноголовника многобрачного 700 кг/га получена в
третий год жизни травостоя при сроке посева через 10 дней после физической
спелости почвы, но при благоприятных погодных условия, при неблагоприятных
для него погодно-климатических факторах, аналогичный урожай возможен лишь
на четвёртый год жизни, что также является одним из биоморфологических
недостатков черноголовника многобрачного.
6. Рентабельность возделывания черноголовника многобрачного на
зелёную массу при сроках посева в физическую спелость почвы и спустя 10 дней
после неё выше, чем в последующие, более поздние сроки посева. В благоприятных
погодных условиях на первый и второй годы жизни, уровень рентабельности
достигает 20-35 %, в то время как рентабельность урожая зелёной массы при
неблагоприятных факторах среды достигается лишь на третий год жизни
черноголовника многобрачного. Уровень рентабельности покровных посевов
черноголовника многобрачного в первый год жизни варьирует в интервале 0-31%,
а наибольшая доходность зелёной массы черноголовника многобрачного получена
после покровного льна масличного с рентабельностью 28%. Посев на вершине
склона обеспечивает рентабельность производства 51% – в первый и второй год
жизни черноголовника многобрачного и 166% – на третий год жизни его травостоя.
Рентабельность производства зелёной массы черноголовника в первый и второй
годы жизни в посевах на склоне и подножие, снижается на 70%, а в третий год
жизни – на 26%.
При возделывании черноголовника многобрачного на семена наиболее
прибыльным является срок посева через 10 дней после физической спелости почвы,
когда уровень рентабельности производства семян в благоприятных погодных
условиях составляет 65%, а при неблагоприятных факторах среды – 30%. На третий
год жизни семенного посева черноголовника многобрачного, благоприятные
условия его роста и развития обеспечивают 433% рентабельности, а при
неблагоприятных факторах – уровень рентабельности составляет 175%.

Рекомендации производству
В Среднем Предуралье на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве
для расширения сортимента кормовых трав рекомендуется сеять черноголовник
многобрачный сорта Стимул рядовым способом в течение 10 дней после
физической спелости почвы под покров горохо-овсяной смеси или льна
масличного и, преимущественно на высоких элементах рельефа, что гарантирует
сбор высокопитательной зелёной массы 25-50 т/га и семян до 538-869 кг/га.