5. Решить проблему повышения уровня плодородия почвы за счет преимущественно биологических факторов применения сидеральных удоб­ рений и увеличения уровня биологической азотфиксации.

Специфические суровые условия - короткий безморозный период, бед­ ные почвы, длинный световой день - требуют новых подходов к земледелию на Севере. Фундаментом дальнейшего развития животноводства может быть только собственная устойчивая кормовая база, обогащенная новыми много­ летними крупнотравными культурами интенсивного типа [60]. Поиски новых силосных растений должны вестись в определенном направлении. Эти расте­ ния должны быть неприхотливы в культуре, холодостойки, раннеспелые, ус­ тойчивы против болезней и вредителей; они должны содержать достаточное количество питательных веществ, витаминов, гормонов, минеральных солей, быть высокоурожайными по зеленой массе и хорошо силосующимися в от­ дельности или в смеси друг с другом [93]. За последние 10-15 лет всё глубже изучаются и вводятся в производственную культуру различные силосные растения, как старые, давно известные, так и мало распространенные. В рас­ тениеводческой практике широко используются на корм скоту 25-30 основ­ ных видов растений и для некоторых из них (подсолнечника, ржи, овса, яч­ меня, зернобобовых) кормовое направление не является основной целью. По­ этому в задачу интродукционных исследований и входит подбор специаль­ ных видов и сортов кормовых растений, которые обладали бы для этих целей необходимым биологическим и технологическим комплексом хозяйственных полезных признаков [94]. Высокая биологическая пластичность, большие потенциальные возможности, исключающие применение ядохимикатов дает возможность получать экологически чистую продукцию [80].

Говоря о растениях природной флоры, В.Р. Вильяме писал: «Перед нами рассыпаны неисчислимые богатства и к ним еще не прикоснулась рука се­ лекционера, несмотря на вопиющую нужду производства».

Список перспективных силосных растений уже превышает 25 названий, и многие из них становятся более популярными. Эти растения относятся, главным образом, к семействам Гречишных (горец Вейриха), Сложноцвет­ ных (земляная груша или топинамбур, тописолнечник, сильфия пронзеннолистная, маралий корень), Мальвовые (мальва мелюка, мальва мутовчатая, сида гермафродитная), Зонтичных (борщевик пастернаколистный и др.). Бо­ бовых (донник белый, козлятник восточный, чина луговая, скороспелые сор­ та люцерны посевной); крапива коноплевидная [96].

Однако для обеспечения высокой продуктивности и долголетия этих культур необходимо учитывать биологические особенности и соблюдать требования технологии их возделывания.

Таким образом, введение в культуру диких трав это задача очень нужная и вполне осуществимая. Об осуществлении этой задачи говорит то, что все культурные и культивируемые многолетние кормовые травы произошли от диких и притом большинство из них - в самое недавнее время. Только лю­ церна, клевер луговой и виды эспарцета культивируются с древних времен [142].

Ограниченный ассортимент трав нередко затрудняет решение ряда весь­ ма актуальных вопросов травосеяния и кормопроизводства. Е.Н. Синявская (1960) одну из главных причин отставания селекционной работы с травами видела в недостаточном привлечении нового исходного материала как куль­ турного, так и дикорастущего.

При разработке стратегии использования в культуре ценных видов рас­ тений из дикорастущей флоры обязательными являлись, по мнению Н.Б. Ку­ прияновой (1990), следующие этапы:

1. Изучение особенностей биологии вида в условиях культуры, выяснение требований к элементам агротехники (сроки и способы посева, требования к почвам и т.д.).

2. Обязательна всесторонняя оценка на устойчивость к неблагоприятным условиям, продуктивное долголетие, устойчивость к болезням.

3. Первичная селекционная проработка образцов с целью устранения отри­ цательных признаков в селекционном материале, 4. С целью сохранения генофонда ценных видов и сородичей культурных растений необходима охрана естественных мест их произрастания, воспро­ изводства фитоценозов и отдельных видов, репродукция их в местах обита­ ния.

Очень важным в деле дальнейшего внедрения новых видов силосных растений в производство в настоящее время является вопрос размножения.

Необходимо расширить и углубить исследования по зоотехнической оценке новых силосных растений, особенно по их кормовым достоинствам. Большой интерес представляет также изучение влияния силоса из новых силосных растений на физиологическое состояние и обмен веществ у животных.

Во многих регионах страны площади, отводимые под кормовые культу­ ры, должны обеспечивать решение ряда дополнительных задач:

- предотвращение или уменьшение опасности эрозии почвы;

- улучшения структуры почвы;

- обеспечения хороших предшественников для товарных полевых - накопление органического вещества в почве;

- участие в формировании ландшафта.

в зависимости от природных и экономических условий отдельных хо­ зяйств на оптимальную организацию системы почва - растение - животное влияют многочисленные факторы различной значимости [97].

Силосные культуры, как правило, высеваются на вновь осваиваемых или заброшенных некогда площадях. По агрохимическим показателям такие поч­ вы имеют очень низкое плодородие, где не всегда удается внести органиче­ ские и минеральные удобрения.

Следовательно, в стремлении хозяйств иметь корма в достаточном коли­ честве и по возможности стабильно высокого качества необходимо иметь достаточный выбор кормовых культур, которые бы обеспечили в условиях данного хозяйства эффективное использование земли, повысили эффектив­ ность производства кормов для животноводства, расширили состав кормово­ го рациона, что в конечном счете обеспечило высокую и экономически вы­ годную продуктивность скота за счет внутрихозяйственных кормов.

Однако надо сказать, что новые кормовые силосные растения никогда не заменят полностью наши однолетние и многолетние травы в полевом клину, они только достойно дополнят набор кормовых культур в условиях Севера.

Следует также отметить, что наряду с поиском новых высокопитатель­ ных кормовых культур, необходимо также особое внимание уделять техноло­ гиям заготовки и приготовления из данных видов трав кормов, и в первую очередь силоса. Известно, что многолетние бобовые травы относятся к труд­ но- и несилосующимся культурам. Так, например, из люцерны получить доб­ рокачественный силос зачастую не удается даже при содержании в растениях 40% сухого вещества [100]. Поэтому в настоящее время ведется активный поиск и разработка новых способов консервирования, хранения и рациональ­ ного использования кормов. Основной упор делается на подвяливание сило­ суемой массы (до влажности 60-70%), внесения химических и биологических консервантов [21, 110]. В тоже время известно, что кормовые культуры могут влиять друг на друга благодаря наличию в них биологически активных веществ, обладающих ферментингибирующими, бактериостатическими, бакте­ рицидными и фунгицидными свойствам, подавляющими жизнедеятельность микроорганизмов в силосуемой массе [18].

Среди новых и перспективных культур в хозяйствах региона все более широкое применение находят козлятник восточный и люцерна посевная.

Данные виды трав при благоприятных условиях способны к длительной веге­ тации до 7-10 лет на одном месте и формировать два укоса за вегетационный период. Урожайность зеленой массы, в сумме за два укоса, составляет 40т/г у козлятника восточного и 55-70т/га у люцерны посевной. Кроме того эти травы отличаются высоким содержанием протеина 150-200г на 1 корм.

ед., а также имеют достаточно много витаминов и зольных элементов. Хоро­ шо поедаются на протяжении всего вегетационного периода. Кроме того се­ меноводство козлятника восточного не составляет проблем в отличие от кле­ вера лугового. У него полностью отсутствует израстание, стабильный высо­ кий урожай семян (200-бООкг с 1га) формируется независимо от погодных условий.[10, 40, 47, 74, 118, 134, 137, 144, 147, 154]. Скармливание кормов из козлятника восточного крупному рогатому скоту повышает надои молока на 10-14%[10].

Однако, наряду с положительными свойствами эти культуры имеют и ряд существенных недостатков: так, например, они не выносят близкого уровня стояния грунтовых вод, быстро выпадают из посева на кислых (рН ниже 5,5) и бедных питательными веществами почвах [36, 47, 84, 117, 128, 131, 132, 146]. В условиях Северной части Нечерноземной зоны России бла­ гоприятными почвами на которых можно с успехом возделывать данные культуры составляют 20-25% всех пахотных земель зоны [47, 63].

Культура, способная положительно влиять на общее физиологическое состояние животных и активно стимулировать их воспроизводительные функции, является маралий корень, так же обладающий периодом длитель­ ного хозяйственного использования (10-12 лет).

Одним из наиболее долговечных комовых растений (на одном месте растет до 60 лет без пересева) является сильфия пронзеннолистная. По уро­ жайности зеленой массы (100,7т/га) превосходит клевер луговой в 2,5-3 раза.

Не требовательна к условиям произрастания. Хорошо растет на средне и тя­ желосуглинистых почвах, как на возвышенностях, так и в местах с близким стоянием грунтовых вод. Масса ее хорошо поедается в свежем виде и легко силосуется [1, 143]. Распространение затруднено отсутствием семян. Семена в условиях Северо-Западного региона не вызревают [63].

Кроме козлятника восточного, люцерны и некоторых других видов кормовых культур интродуцируемых из более южных регионов страны, на территории Северо-Западной зоны в диком виде произрастает ряд ценных в кормовом отношении растений, перспективных для возделывания в условиях культуры. К их числу относятся: кипрей узколистный, чина луговая, горошек мышиный и другие, вопросы введения в культуру которых в настоящее вре­ мя остаются не решенными. Среди названных видов растений особо выделя­ ется кипрей узколистный, который широко распространенный на всей терри­ тории Северо-Западной зоны.

1.2. Агробиологические особенности кипрея узколистного Семейство Онагриковые, Ослинниковые (Onagraceae, Oenotheraceae).

В семействе 36 родов и около 500 видов.

Род Кипрей-Epilobium L.Scop, некоторыми ботаниками относимого к особому роду хамерион Chamerion anqustifolium (L.) Holub. В роду 160 видов, на территории России и СНГ произрастает 50. Многолетники с супротивны­ ми (внизу) и очередными (вверху) листьями, пазушными розовыми цветками.

Род Иван-чай, кипрей узколистный, (Chamaenerion angustifolium) имеет несколько названий: капорский чай, дикий лен, дикая конопля и т.п. - это многолетнее травянистое растение. Отличается от рода кипрей очередным расположением листьев, цветками слегка неправильными в кисти, большими размерами [130, 148, 151].

Межвидовые и межродовые гибриды иван-чая, кипрея узколистного (далее просто кипрей) в природе достаточно редки [160, 181].

На территории России и сопредельных государств вид распространен в широтном направлении от Мурманской области до Туркменистана, а в дол­ готном от Калининградской области до Чукотки [50].

Растет преимущественно среди негустых смешанных лесов, чаще на опушках, вырубках гарях, просеках, вдоль дорого и тропинок, на сухих тор­ фяных болотах, среди кустарников [5, 6, 35, 91].

Кипрей является многолетним травянистым корнеотпрысковостержнекорневым растением, поликарпик (многосемянный) с моноцикличе­ скими побегами (т.е. цикл развития побега завершается в течении одного ве­ гетационного периода). Геофит, (т.е. растение, у которого почки возобновления скрыты в почве) однако, в условиях мягких зим может существовать как гемикриптофит (т.е. закладывать почки возобновления на уровне поверхности почвы) [176].

Для этого растения характерна поверхностная обильно ветвящаяся корневая система, в границах которой можно наблюдать корни IV-V порядков ветвления. В ходе онтогенеза главный корень может отмереть, и в этом случае растение становиться корнеотпрысковым. Корни плагиатропно нарастающие, крупные, мясистые, 1,5-2см в диаметре, в длину достигающие 5м и более.

Полностью развитые корни имеют характерную коричневато-розовую или золотисто коричневую окраску, молодые корни розовато- или желтоватобелые.

Надземные побеги — моноподиально нарастающие (т.е. побег растет за счет одной и той же верхушечной меристемы), с немногочисленными, нере­ гулярно возникающими боковыми ответвлениями. Высота наземных побегов колеблется от 0,5 до 3 м.Побеги - весенние, моноциклические, зеленые (иногда красноватые у основание, в конце вегетационного периода - с коричневым оттенком), гладкие в нижней и средней частях. Вверху побеги нередко опушены мелкими белыми прижатыми волосками [50]. Стебли прямые, глад­ Листорасположение - спиральное, иногда некоторые листья располо­ жены попарно. Листья - сидячие или с очень короткими черешками, узко­ ланцетные, от 1,5 до 20см длиной, 0,5-5см шириной, гладкие, сверху - с •• опушенной средней жилкой. Жилкование - сетчатое, с четкой средней жилкой и характерными маргинальными утолщениями - внутрикраевыми соI ' единениями сосудов. Верхняя поверхность листа - темно-зеленая, слегка глянцеватая, нижняя — матовая; серовато-зеленая. Иногда листья целиком Соцветие верхушечная кисть, в нижней части - фрондозная, в верхней брактеозная. Паракладий - немногочисленные, неразветвленные или отсут­ ствуют. Цветки в пределах соцветия развиваются строго акропетально (т.е.

I Окраска лепестков колеблется от красновато-пурпурной до розовой.

I Наличие альбиносов у иван-чая — явление сравнительно редкое. Цветки имеют восемь тычинок неравной длины. Гинецей (пестик) — синкарпный, завязь — нижняя, 4-гнездная; плацентация — краевая (центрально-угловая).

Плод — четырехстворчатая длинная коробочка. В зрелом состоянии длиной I 10-15см, вскрывается четырьмя продольными створками, закручивающимися от вершины к основанию. Положение коробочек на стебле сначала горизонI тальное, а после их созревания — почти вертикальное [105].

Семена — многочисленные, светло-коричневые, 1-3мм длиной, 0,25мм шириной, с летучкой — пучком волосков длиной более 13мм. В месте при­ крепления летучки развит небольшой валик. По форме семена — сплюсну­ тые, вверху — туповато, у основания — сильно заостренные, с одной сторо­ ны — мелко ребристые, с другой — округлые [50, 87].

Хромосомы — мелкие. Диплоидный (2п=36) набор хромосом, отме­ ченный для большинства евразийских и ряда американских популяций иванчая, характеризует подвид Chamerion anqustifolium ssp. anqustifolium. Тетраплоидные (2n=72) и гексаплоидные (2п=108) растения иван-чая относятся к подвиду Chamerion anqustifolium ssp. circumvaqum [172, 181].

Ширина листа, опущение средней жилки, диаметр пыльцы и количест­ во устьиц на одной грани листа у растений иван-чая находятся в прямой за­ висимости от хромосомного набора, хотя во многих областях диплоидные, тетраплоидные и гексаплоидные популяции иван-чая морфологически нераз­ личимы [173].

1.2.1 Онтогенез В ходе онтогенеза кипрея выделяют семь возрастных состояний:

Для иван-чая характерно надземное прорастание семян.

1.Проростки имеют две одинаковые яйцевидные семядоли, возникаю­ щие еще на стадии предзародыша [32]. В клетках семядолей содержится хло­ рофилл, и ассимиляция питательных веществ начинается сразу после прорас­ тания.

Продолжительность пребывания растений в состоянии проростков 5- дней. Проросток не превышает по высоте 3мм [50].

2.Ювенильное состояние характеризуется образованием первой пары настоящих листьев. Ювенильные (молодые, не вступающие в фазу цветения) растения иван-чая однопобеговые. Первая пара листьев закладывается супро­ тивно по отношению к семядолям. Первое и последующие междоузлия стеб­ ля укорочены. Рост стебля на этом этапе ограничен замедленным ростом эпикотиля (надсемядольного колена). Нижние листья — неправильно оваль­ ной формы. На этой стадии формируются вторая, третья и четвертая пары настоящих листьев — остроконечных, со средней жилкой и маргинальным утолщением сосудов. Одновременно наблюдается активное удлинение корня, так что в конце ювенильного состояния корень по длине превышает стебель в 1,5-2 раза. Продолжительность этого возрастного состояния 1-1,5 месяца [50].

З.Имматурное состояние характеризуется отмиранием семядолей и на­ чалом образования придаточных побегов на гипокотиле [122]. Одновременно начинается закладка первых придаточных почек на ветвящихся корнях. Поч­ ки образуются эндогенно обычно в месте разветвления боковых корней, при этом наиболее молодые располагаются ближе к концу корня [192]. Через месяца растение уже имеет маленькие почки на главном корне.

Имматурные особи образуют побеги двух типов: укороченные и удли­ ненные. Листорасположение у обоих типов закономерно меняется с супро­ тивного на спиральное. У укороченных побегов большая часть питательных веществ идет на развитие крупных листьев, длина которых может достигать 1/15 длины листа взрослых растений. Листья укороченных побегов — узко­ ланцетные, похожие на взрослые. С началом подсемядольного ветвления может происходить отмирание главного корня. Иногда главный корень со­ храняется в течение большей часть онтогенеза. Продолжительность имматурного возрастного состояния составляет одни год [122].

4.Виргинильное состояние (веерообразное расхождение и ветвление) сопровождается интенсивным нарастанием надземной и подземной частей растений, причем рост стебля сначала обгоняет рост корня. На этой стадии начинается смена первичного строения корня вторичным, связанная с нарас­ танием корня в толщину. Активизируется развитие ксилемы, в частности, ее механических элементов; корни древеснеют. Белые, тонкие, легко рвущиеся корни имматурных растений становятся коричневыми значительно более уп­ ругими. Происходит дифференциация корней на удлиненные ростовые (ске­ летные) и укороченные сосущие. На корнях образуются многочисленные, равномерно закладывающиеся на всем протяжении корней придаточные поч­ ки, образуется колония. Наряду с развитием корней на этом этапе происходит нарастание в толщину и одревеснение стеблей побегов. Укороченные побеги у виргинильных растений отсутствуют. Все листья становятся узколанцет­ ными. Появляется хорошо выраженное сетчатое жилкование листьев. Но по размерам листья еще уступают листьям растений старших возрастных со­ стояний. Средняя масса виргинильных особей иван-чая (абсолютно сухая) фитомасса надземной части составляет 260мг. Подземной части - 750мг [50].

Продолжительность виргинильного состояния колеблется от одного вегетационного сезона до 3 лет.

5.Генеративное состояние. Растение характеризуются максимальным развитием надземных и подземных частей. Площадь, занимаемая корневой системой одной колонии иван-чая в этом состоянии, может достигать 15м, а длина некоторых корней до 5,5м. Преобладают скелетные боковые корни. На корнях активно формируются преимущественно ветвистые каудексы (т.е. образующиеся на кончиках корней) [28]. Число надземных побегов в среднем составляет 7, но может достигать 25 [50], 40шт./м [184] и 59шт/м [51]. У генеративных растений соотношение надземной и подземной биомассы составляет 1:1. Сухой вес корневой системы генеративных расте­ ний иван-чая в среднем составляет 74,9г, а максимальный - 184,7г. Средний сухой вес надземной части одного зрелого генеративного растения равняется 69,1 г, а максимальный — 200,6г. У стареющих генеративных растений сухой вес подземной части составляет 54,3г, а надземной - 43,8г [50].

У старых генеративных растений биомасса надземной и подземной частей уменьшается. Продолжается разрастание каудексов. В корнях паренхимные клетки прошлогодних слоев ксилемы сгнивают, и возникают щели между слоями новой и старой ксилемы; появляются трещины и дупла. Каудексы, многолетние основания побегов и запасающие корни, часто становят­ ся центрами клонов старых генеративных растений [53, 125]. У таких клонов образуются многочисленные короткоживущие всасывающие корни. Количе­ ство закладывающихся на корнях жизнеспособных придаточных почек у старых генеративных особей уменьшается. В надземной части наблюдается самоизреживание побегов в границах особи. Среди побегов отдельной особи снижается доля генеративных. Средняя продолжительность генеративного возрастного состояния составляет 4 года, варьируя от 1 года до 8 лет.

б.Субсениальное состояние характеризуется потерей способности рас­ тений иван-чая к семенному размножению Субсенильные особи представля­ ют собой фрагменты распавшихся колоний. Каудексы, фрагменты корней покрыты многочисленными трещинами и дуплами с некротическими, от­ слаивающимися тканями. На корнях продолжают закладываться почки. В границах отдельно взятой партикулы (т.е. части растения способного разви­ ваться независимо от материнского растения) в среднем насчитывается придаточных почек, но лишь немногие из них прорастают. Среднее число живых и отмерших побегов - 1:4. Средняя длина живых стеблей — 60см. У партикул субсенильного возрастного состояния сухой вес подземной части г, а надземной части - 1,3г. Продолжительность субсенильного возрас­ тного состояния не превышает 1 года.

7.Сенильное состояние наступает постепенно. Корневая система сенильных растений практически разрушена. Развитие придаточных почек осуществляется за счет приповерхностных слоев паренхимы текущего года.

Молодой побег питается за счет немногочисленных короткоживущих всасы­ вающих корней, возникающих на основании побега или на ближайших уча­ стках корневой системы. В сенильной партикуле образуется в среднем лишь один побег, средняя длина которого составляет 49см. По сравнению с субсенильным состоянием соотношение живых и отмерших побегов существенно не меняется. У сенильных особей (по сравнению с субсенильными) корневая система разрушена еще больше, и сухой вес подземной части составляет 1, г, тогда как надземной -1,1 г.

Продолжительность сенильного возрастного состояния может дости­ гать одного года, хотя в среднем не превышает двух трех месяцев [50].

Подсчет годичных слоев механических элементов ксилемы не срезах старейших участков корней позволяет определить общую продолжитель­ ность жизни растения иван-чая. В условиях Средней полосы России она со­ ставляет около 10-15 лет [33, 50]. Продолжительность жизни особей иван-чая во многом определяется условиями их существования, о чем говорит значи­ тельный разброс данных у разных исследователей. Так E.N, Moss (1936) на­ считывал на срезах корней иван-чая до 20 годичных слоев, Jvan Andel (1975) до 27.

Придаточные почки на корнях начинают расти в конце вегетативного периода в конце августа. Открытые почки бесцветны и к весне следующего года достигают длины 1-10см [176]. Побеги вегетативного происхождения, а также проростки из перезимовавших семян появляются из почвы уже в нача­ ле-середине апреля. Облиствение побегов наиболее интенсивно проходит в мае. В многолетних корнях начало деятельности камбиальной зоны приуро­ чено к началу мая, а дифференциация новообразованных клеток заканчивает­ ся к концу мая — началу июня [174]. Максимального развития надземные побеги иван-чая достигают ко второй половине вегетационного сезона, меж­ ду серединой июня и серединой августа. С середины — конца июня начина­ ют распускаться отдельные цветочные почки. Начало массового цветения приходится на начало - середину июля.

Глухов М.М. приводит следующие данные по срокам цветения кипрея (табл. 1):

Пункты наблюдений (Орловская область) (Ленинградская обл.) (Вологодская обл.) (Мурманская обл.) *Примечание: по наблюдениям Л.Ф. Харитоновой в период 1970 - 1981 гг.

Сроки окончания цветения также различны. Так Т.В. Иванова (1985) отмечала период цветения до 5 сентября в условиях Тверской области, Забелкин Н.А., Н.Г. Уланова (1995) в условиях Московской области говорят о третьей декаде сентября.

Уже с середины — конца июля начинают завязываться плоды, которые полностью созревают и начинают раскрываться примерно через месяц. В се­ редине — конце августа начинается разлет семян. Распространение семян в Московской области продолжается по наблюдениям Н.А. Забелкина, Н.Г.

Улановой (1995) до середины — конца октября. Для Архангельской области наиболее интенсивный разлет семян наблюдался Н.С. Мелиховым и А.А. Корелиной (1954) в 20-х числах августа. Обычно к середине — концу октября побеги большинства растений иван-чая отмирают. Рассеивание семян, начи­ наясь на живых побегах, во второй половине октября продолжается с отмер­ ших побегов.

1.2.2.Способы размножения и распространения Иван-чай размножается как семенным, так и вегетативным путем. Рас­ пространение вида в новые местообитания происходит исключительно се­ менным путем и с высокой эффективностью, тогда как поддержание кон­ кретных популяций происходит преимущественно за счет вегетативного раз­ растания.

Семенному размножению предшествует опыление.

Цветки иван-чая приспособлены к ксеногамному опылению (пыльца с цветка одного растения переносится на рыльце пестика другого растения);

самоопылению препятствует присущая им протендричность (т.е. пыльники созревают раньше рылец) [145]. Способность растений к автогамии изучал Mosquin (1966) в проводившихся опытах при отсутствии ветра и насекомых растения не образовывали семян. D. Ockendon и М. van den Driessche (1963) нашли, что растения иван-чая со стерильными пыльниками при изолирован­ ном культивировании формируют короткие стерильные коробочки. Когда та­ кие растения в опыте получали фертильную пыльцу от особей с полноцен­ ными пыльниками, они формировали нормально развитые полноценные ко­ робочки [173, 179]. По наблюдениям Raven Р.Н. и Raven Т.Е.(1976), освобо­ ждение пыльцы начиналось до открытия цветков. Распускание одного бутона длятся 6-8 ч., в пасмурную погоду - дольше [59].

Опыление эффективнее протекает между цветками иван-чая на разных со­ цветиях, так как клейкой пыльце несвойственно пассивное осыпание из пыльников верхних цветков на рыльца нижних. Кроме того, большую роль играет специфическое поведение насекомых опылителей, которые при посе­ щении соцветия всегда начинают сбор или поедание нектара с нижних цвет­ ков, постепенно продвигаясь к верхним, а не наоборот [38, 155, 158]. Нектар начинает активно выделяться спустя примерно 24 часа после полного разви­ тия цветка и подъема столбика завязи и достигает максимального объема в цветках с полностью открытым, доступным рыльцем [72, 102, 172].

Насекомые работают на цветках с 8 до 19 ч. с максимумом 16-18 ч. [145].

Среднее сезонное количество нектара, выделяемое одним цветком, при бла­ гоприятной погоде доходит до 12-15 мг; единичные цветки выделяют до 26мг. На нектаровыделении сильно сказывается погода [33, 67, 79, 108]. Ко­ лебания нектаропродуктивности изменяются в широких пределах и зависят не только от погодных условий, но и от времени суток в течение цветения [68, 85, 133, 166, 170]. Кроме того, зависит также от генотипа растения и ус­ ловий его почвенного питания [187, 188, 189, 190]. Однако все эти факторы менее существенны по отношению к наиболее важному, определяющему на­ коплению Сахаров — фотосинтезу [191]. Наличие влаги в почве, полив — не­ сколько увеличивает выделение нектара [163], но влажность почвы обычно не выступает лимитирующим фактором, пока растения не подвергнутся засу­ хе. Другие потенциально влияющие факторы, такие как температура и отно­ сительная влажность. Ход распускания цветков зависит от температуры воз­ духа, чем выше температура, тем больше распустившихся цветков [39]. Нек­ тар - продукт гигроскопичный и, следовательно, его сохранность и вязкость изменяется с относительной влажностью. Влажность, таким образом, не влияет на абсолютное количество сахара выделяемого нектара кипреем [159].

Однако это может повлиять на сохранность нектара в цветке и его пригод­ ность для взятия.

Нектар кипрея обладает высокой сахаристостью [101, 185]. В зависи­ мости от погодных условий процент Сахаров в нектаре колеблется от 12 до 72% (в среднем 50,9%) [33]. Что касается сахаропродуктивности на абсолют­ но сухое вещество, то по наблюдениям Michaud JP (1990) при температуре от 14 С до 32 С и относительной влажности 50-60% количество сахара, выде­ ляемое одним цветком колебалось от 2-5мг до 7-8 мг. Наиболее оптимальной, как по продолжительности жизни цветка, так и по сахаропродуктивности, яв­ ляется температура 24°С. При температуре 32^С средняя продолжительность жизни цветка составляла 2-3 дня по сравнению с 5-6 днями при 14 С. При излишней густоте угнетенности растений нектаровыделение сокращается в два, четыре раза [33].

Насекомые — опылители лучше опыляют симметричные цветки [111, 171]. По наблюдения ряда исследователей [41, 50] число коробочек на одном взрослом побеге варьирует от 10-68 до 139-200 и более, а число семян в од­ ной коробочке от 308-330 до 428-570.

Показатель реальной семенной продуктивности одного растения от 4 000 до 49 140 семян. Средний урожай семян с 1 га составляет более млн. семян [41]. Вес 1000 семян колеблется от 0,03г [87] до 0,072г [175]. В среднем вес 1000 семян — 0,048г [41]. Семена иван-чая характеризуются вы­ сокими показателями энергии прорастания и практически не обладают пе­ риодом органического покоя. Поэтому в природе семена иван-чая прораста­ ют с момента их созревания вплоть до глубокой осени. Зимуют семена в со­ стоянии вынужденного покоя и весной начинают прорастать уже с начала — середины мая [50]. Исследователи многих стран приводят различные данные по вопросу всхожести семян иван-чая. Так Thompson, Grime, 1979; Granstrom, 1987 говорят о всхожести не более одного года; Delabays N, Yergeres Ch.l — отмечают всхожесть и на 4 год при условии полной зрелости семян.

По способу распространения семян иван-чай относится к анемохорам.

Дальность разлета семян может достигать 10 км и более [176].

В полевых условиях непосредственно перед прорастанием потребность семян иван-чая в воде резко возрастает. Влажность почвы менее 20% отрица­ тельно сказывается на прорастании семян [175]. Приживание проростков иван-чая возможно только в открытых, достаточно увлажненных местах с умеренным плодородием почвы и малым количеством конкурентов Если в первый год проективное покрытие территории кипрея составляет не более 10%, то на второй год достигает 40%, а запасы надземной фитомассы утраи­ ваются [50].

Проростки, ювенильные и имматурные растения наиболее чувстви­ тельны к недостатку почвенной влаги. Так, молодые растения иван-чая в массе отмирают на оголенной почве в результате чрезмерного нагревания и иссушения, что затрудняет его семенное размножение.

Иван-чай относится к вегетативно-подвижным видам. Распространение колоний иван-чая в одном направлении составляет в среднем 1м/год [157].

Вегетативному размножению особей иван-чая предшествует энергичное ве­ гетативное разрастание на виргинальном этапе развития. Эффект омоложе­ ния обусловлен главным образом устранением негативного влияния самых старых частей корневой системы. Молодые партикулы не участвуют в повто­ ряющемся клонировании, пока в свою очередь, не достигнут старого генера­ тивного состояния. М.Д. Данилов (1938) указывал в своих наблюдениях на хорошую приживаемость отдельных отрезков корневых отпрысков иван-чая, но специальных исследований в этом направлении им проведено не было.

Специализированных органов вегетативного размножения у иван-чая нет 1.2.3. Требования к условиям произрастания По отношению к влажности почвы иван-чай можно считать мезофитом.

Иногда иван-чай можно встретить на сильно увлажненных и даже заболо­ ченных почвах по берегам водоемов, однако он никогда не растет в воде и не выносит длительного затопления в поймах [124]. В разных частях своего об­ ширного ареала вид выступает также как гигро- и ксеромезофит, что говорит о его высокой пластичности по отношению к фактору увлажнения.

При недостатке влаги, а также на легких песчаных почвах иван-чай может развивать достаточно длинный стержневой корень (до 50-55см), дос­ тигающий слоя подстилающих супесей и суглинков [41].

I Иван-чай — весьма требовательное к свету растение — гелиофит. Хо­ рошие условия освещения могут отчасти компенсировать для растения не­ благоприятный температурный режим. В тундровой зоне распространение иван-чая ограниченно солнечными сторонами склонов южной и юговосточной экспозиции [176]. Резкое снижение освещенности например, под пологом молодого леса при зарастании вырубок можно считать важной при­ чиной быстрого выпадения иван-чая из состава фитоценоза.

• Зависимость роста растений иван-чая от длины светового дня изуча­ лась в эксперименте Myerscongh Р. J., Whitehead F. Н. (1966). В результате исследований выяснилось, что почки на корнях взрослых растений, при 12часовом освещении быстро формируют генеративные побеги. При длине све­ тового дня в 16 часов удлиняются междоузлия стеблей, но форма роста и вид побегов при этом изменяются мало. При уменьшении длины светового дня до 8-9 ч. и меньше растения формируют меньше листьев, однако размеры каждой листовой пластины увеличиваются. Эта адаптивная реакция свидетельствует, что иван-чай может проявлять определенную степень теневынос­ При нормальной длине светового дня (более 9 часов) доля корней в общей фитомассе растений выше, чем при коротком дне [175].

Таким образом, развитие корней у растений иван-чая сильно зависит от интенсивности фотосинтеза в зеленых тканях надземных побегов. Изме­ нение режима освещенности влияет сильнее всего на репродуктивную функ­ цию растений иван-чая. Длинный световой день при достаточно низкой ос­ вещенности усиливает процесс нарастания вегетативной массы [176].

Проростки, ювенильные и имматурные особи наиболее зависимы от фактора освещенности. Однако семена иван-чая способны прорастать даже в условиях полного затемнения [50].

По отношению к температурному режиму иван-чай обладает адаптив­ ными возможностями, о чем свидетельствует присутствие вида на высотах более 1 000 м в горах. В течение короткого вегетационного сезона развитие растений идет здесь очень интенсивно [176].

Надземные части иван-чая гибнут при низких температурах. Однако стеблевые придаточные почки более устойчивы к холоду, и в отдельные теп­ лые зимы почки, расположенные на уровне земли, сохраняют жизнеспособ­ В исследованиях Andel J. van 1975, корни, выкопанные зимой, в лабораторных условиях начинают активный рост при +4-5 С. При температуре выше 5 С на корнях начинается интенсивное почкообразование. Активный рост надземных побегов начинается при температуре выше +15 С, что соот­ ветствует температурным условиям начала мая в центре европейской России.

Иван-чай, обычно растущий на открытых местах, достаточно вынослив к суточным перепадам температуры в течение всего вегетационного периода.

Проростки, ювенильные и имматурные растения наименее приспособлены к воздействию низких температур, что объясняет частичное отмирание пророI « стков весенней генерации в течение осени [41].

Взрослые побеги иван-чая достаточно устойчивы к кратковременному воздействию отрицательных температур, при котором в первую очередь страдают цветки и листья [176]. Что касается семян, то значительное умень­ шение всхожести наблюдается лишь при температуре ниже +7^С или выше +30 С, причем повышение температуры оказывает более негативное воздей­ ствие, чем ее понижение.

По отношению к фактору богатства почвы иван-чай характеризуется как эвтрофный вид (т.е. растение требовательное к плодородию почвы, хо­ рошо растущее на почвах, богатых гумусом и элементами минерального пи­ тания). Наиболее важным для него элементом является азот [140]. Из разных форм азота иван-чай лучше усваивает нитраты. Ион аммония является не только трудно усваиваемым, но и в известном смысле вредным, так как в он препятствует более полному усвоению нитратов, взаимодействуя с ними по конкурентному принципу [175].

Количество азота в субстрате и степень его доступности определяют активность поглощения иван-чаем других питательных веществ. Имеет место синергизм в усвоении растениями иван-чая азота, калия, фосфора, кальция.

Вместе с тем для магния, марганца и (в меньшей степени) железа отмечен ан­ тагонизм между процессами поглощения вышеупомянутых элементов. Четко установленные конкурентные взаимоотношения здесь можно отметить лишь для кальция и магния [175].

Прорастание семян иван-чая не зависит от фактора богатства почвы элементами питания. Проростки и молодые растения иван-чая достаточно требовательны к плодородию почвы. Лишь совместное присутствие в почве азота, фосфора и калия позволяет развиваться проросткам из семян, находя­ щихся на глубине более 1см. Впрочем, калий, по сравнению с азотом и фос­ фором, является наименее необходимым элементом и может быть заменен кальцием [175, 182]. Растения иван-чая способны накапливать и запасать в тканях большое количество питательных веществ и тем самым повышать в процессе развития устойчивость к недостатку элементов минерального пита­ ния в более поздние этапы развития [175].

В отношении рН почвы Grime J. К. с соавторами отмечают два пика распространения иван-чая по градиенту рН.

- в природных местообитаниях с рН почвы 4,5-5,0 и во вторичных ме­ стообитаниях антропогенного происхождения с рН почвы более 7,5. Инток­ сикация растений иван-чая не отмечалась ни на щелочах, ни на кислых поч­ вах [156]. На щелочных почвах, где азот в виде нитратов отсутствует, расте­ ния иван-чая начинают активно использовать азот в виде аммонийных солей [193].

Семена иван-чая устойчивы к низким значениям рН почвенного рас­ твора. Прорастание семян в опытах Myerscongh Р. J., Whitehead F. И. (1966г) полностью прекращалось лишь при снижении рН до 3,0, тогда как уже при рН 4,5 количество проросших семян составило 50% от общего числа семян в эксперименте.

Гранулометрический состав почвы играет существенную роль при про­ растании семян, в случаях, когда мелкие семена иван-чая не остаются на по­ верхности, а с дождями проникают в почву по капиллярам. Хотя иван-чай в своем распространении тяготеет к обочинам дорог, он никогда не растет на самих дорогах из-за высокой плотности грунта. В этих условиях даже у взрослых растений корни, близко расположенные к поверхности почвы, страдают от низкой аэрации [176]. Заглубление в почву негативно сказывает­ ся на прорастании семян иван-чая, очень чувствительных снижению концен­ трации кислорода [175].

Верхние части побегов иван-чая перехватывают большую часть актив­ ной фотосинтетической радиации. При этом нижние листья побегов в усло­ виях плохого освещения и дефицита питательных веществ начинают отми­ рать в акропетальном направлении, и зачастую побеги теряют до 50% листо­ вой массы. Основная часть питательных веществ в условиях активной внут­ ривидовой конкуренции идет на нарастание побега в длину и формирование соцветий.

Многочисленные сосущие корни иван-чая активно поглощают воду, перехватывая влагу атмосферных осадков. В связи с этим на бедных влагой песчаных почвах иван-чай может успешно конкурировать с другими видами в борьбе за ограниченное количество воды.

Взрослые особи иван-чая подавляют развитие молодых растений, при этом большое значение имеет корневая конкуренция. Аллепопатического воздействия корней (взаимное влияние корней друг на друга) в опытах Н.В.

Кармановой (1959 - 1967) не наблюдалось, так как сразу после обрубки кор­ ней взрослых растений на экспериментальных участках резко возрастает приживаемость проростков иван-чая.

On ад всех органов иван-чая имеет нейтральную реакцию: он быстро перегнивает, образуя рыхлую, богатую гумусом и хорошо аэрирующую под­ стилку, что повышает трофность почвы. Подобные изменения в верхнем слое почвы благоприятны для самого иван-чая и большинства других растений.

Стебли кипрея густо облиственны на всем его протяжении.Так по дан­ ным (Юдиной В.Ф.1975г) 3'" летние растения на фазу начала цветения имели 46% листьев, 5'" летние — 59% и 10'" летние — 49%) соответственно, ряд из них ветвится, образуя «кусты» из трех — восьми отдельных побегов. [12, 152].

Особи иван-чая активно формируют крупные латеральные корни, за­ хватывают большие пространства и образуют чистые заросли. По отноше­ нию к растениям других видов, а также молодым растениям своего вида иван-чай проявляет определенные черты виолента (т.е. конкурентно мощные растения). При этом растения иван-чая, достигающие генеративного возрас­ тного состояния, каждый вегетационный сезон продуцируют огромные коли­ чества семян, то есть имеют черты эксплерента (быстро реагирует на нару­ шения в фитоценозе).

Отрицательное влияние на иван-чай оказывают вейники, надземный и тростниковидныи, щучка дернистая, ситник развесистый и др., вызывающие задернение почвы, в результате чего побегопроизводительная способность корней кипрея снижается, и проективное покрытие заросли уменьшается [12, 50]. В этих условиях растения иван-чая проявляют ряд черт, характерных для патиентов (т.е. выносливы к неблагоприятным условиям). Образование ог­ ромных количеств семян идет вплоть до перехода основной массы особей в субсенильное возрастное состояние. Таким образом, черты эксплерента у иван-чая в целом преобладают. Как виолент иван-чай проявляет себя только в развитых популяциях, где он является доминантом фитоценоза. На грани­ цах ареала и в неблагоприятных местообитаниях черты патиентности у иванчая усиливаются.

Максимальная сухая биомасса кипрея, отмеченная на 6 год составляла 588 г/м ; средняя 385 и 203 г/м при высоте надземных стеблей 129см и густоте стеблей 40 шт/м [ 184].

В корнях иван-чая обнаружена микориза двух типов: одна — везикулярно - арбускулярная (с Endogone sp.) и вторая специфическая, с очень уз­ кими (менее 1мм в диаметре) гифами, формирующими арбускулы [161].

Кроме того, на корнях иван-чая были обнаружены ризоморфы гриба рода Armillaria [168, 195], эта корневая гниль — серьезное заболевание, воздейст­ вующее на многие деревья и кустарники [192]. Проведенные опыты (KleinGebbinck Н. W.1991) по выявлению возможности корней иван-чая быть пе­ реносчиком этого заболевания на корни древесных растений показали, что зараженные корни кипрея быстро погибают. Причем замечено, разновид­ ность гриба A.ostoyae не переносится через корни иван-чая на древесные культуры, а гриб A.mellea поражает от 13 до 42% корней в условиях опыта. В полевых условиях данные показатели были много меньше порядка 10% [167].

Обычными опылителями иван-чая являются шмели Bombus terrestris L.:

B.pascuorum Scopoli и B.lapidarius L., a также общественная пчела Apis mellifera L., oca Vespula vulgaris L., многочисленные мухи (Muscidae и Syфhidae), мотылек Procus strigilis Clark. Ночью цветки иван-чая не закры­ ваются и могут достаточно эффективно опыляться мотыльками вида Leucania pallens L., жуками Strangalia maculata Poda и Eusphalerum lubeum Marsham [158, 171]. Ряд мух откладывает на листьях и стеблях иван-чая яйца. Личинки Craspedolepta subpunctata (Psyllidae) спускаются по стеблям вниз и кормятся на корнях иван-чая, формируя, мелкие скрученные галлы. Перезимовав, эти личинки весной линяют и новая стадия, нимфа, питается молодыми стеблями и листьями [50]. Листья кипрея повреждает козлобородниковая совка. Козы, лошади, коровы и овцы поедают молодые побеги и листья иван-чая. Из ди­ ких копытных им питается лось, косуля, северный олень [48].

В семенах содержится пищевое масло до 40-45% от веса семян., в кото­ рых помимо дубильных веществ, содержатся масла, слизи, пептон, сахар.

Кроме того Шлыков Г.(1932) указывал на волокнистость этого растения. Ис­ следования показали, что выход волокна от стеблей иван-чая достигает 15 и более процентов. Кроме того установлена возможность использования иванчая в качестве строительных материала (изготовление строительных и изоля­ ционных плит).

Иван-чай является одним из важнейших медоносов среди дикорасту­ щих растений [11]. В средней полосе сбор меда с 1 га в различные годы ко­ леблется от 350-400 кг до 500-бООкг, а в переводе на сахар — 250-300 кг [56, 69, 98]. Мед иван-чая обладает приятным запахом, зеленоватый, очень слад­ кий [106, 107].

В 50-х гг прошлого века Институт пчеловодства проводил опыты по размножению кипрея на припасечном участке путем посадки его в полевых условиях корневыми отпрысками. Растения хорошо развивались на одном и том же месте более шести лет, ежегодно образуя большое количество зеле­ ной массы (Копелькиевский Г.В. 1956г). К сожалению, автор не указал точ­ ное количество зеленой массы и условия проведения опытов [73].

Таким образом, вопросы биологии кипрея достаточно хорошо изучены, а его кормовые возможности изучены крайне недостаточно и в литературе, сведений по этим вопросам практически нет, за исключением указаний на хорошую поедаемость его зеленой массы. Нет сведений так же и по возделы­ ванию этого растения в условиях культуры. Поэтому в своей работе мы по­ пытались частично восполнить указанные пробелы в изучении кипрея узко­ листного.

2, Условия, место и методика проведения исследований Экспериментальная работа выполнена в 1996-2002гг. Полевые опыты были заложены на опытном поле Вологодской государственной молочнохозяйственной академии им. Н.В. Верещагина.

2.1. Агроклиматические условия Вологодской области Вологодская область расположена на северо-западе Нечерноземной зо­ ны Росси в подзоне тайги между 50^ и 62° северной широты и 35 и 47° вос­ точной долготы. На северо-западе она граничит с Архангельской, на востоке - с Кировской, на юге - с Костромской, Ярославской и Тверской, на югозапвде - с Новгородской и на западе - с Ленинградской областями.

Территория Вологодской области вытянута с запада на восток на 650км, а с севера на юг распространяется лишь на 250-ЗООкм. Общая пло­ щадь, занимаемая областью, составляет 145,5тыс. квадратных километров.

Площадь сельскохозяйственных угодий Вологодской области — 1335,5тыс. га. На долю пашни приходится 846,9тыс. га., сенокосов — 3]3,3тыс. га, пастбищ— 156,2тыс. га.

Основное направление сельского хозяйства области — молочное жи­ вотноводство.

По характеру рельефа область представляет собой обширную волни­ сто-холмистую равнину, постепенно понижающуюся к северу, с большой се­ тью рек и озер. Высота поверхности над уровнем моря составляет от 150 до 200 метров.

Климат области умеренно континентальный, в западных районах — более влажный, континентальность его увеличивается к востоку.

Безморозный период продолжается от 95 до 125 дней, но в отдельные годы он может сокращаться до 60-80 дней или длиться до 150-160 дней.

Активное снеготаяние отмечается в начале апреля. Период после схода снежного покрова и до прекращения весенних заморозков длится около ме­ сяца, он характеризуется частым возвратом холодов, а иногда и новым обра­ зованием кратковременного снежного покрова.

В конце апреля — начале мая, с переходом средней суточной темпера­ туры через +5 С, начинается вегетация луговых растений [95].

Наилучший срок начала полевых работ (мягкопластичное состояние почвы) наступает в начале мая.

В конце мая прекраш,аются весенние заморозки, средняя суточная тем­ пература воздуха переходит через границу выше +10°С. Сумма активных температур (выше 10°С) составляет 1550-1650°, в отдельные, очень теплые годы увеличивается до 1800-2000'^ и в неблагоприятные холодные уменьша­ ется до 950-1150°.

Средняя месячная температура самого теплого месяца составляет + 17,1 "с.

В середине сентября начинаются осенние заморозки. Осень продолжи­ тельная, длится до середины ноября. В осенний период часто наблюдается пасмурная, дождливая погода. Снежный покров образуется и исчезает не­ сколько раз. Зимний режим устанавливается лишь в конце ноября.

Вологодская область расположена в зоне избыточного увлажнения, по­ этому влагообеспеченность растений принята как удовлетворительная. Годо­ вая сумма осадков составляет 529мм. При этом осадки в виде дождя состав­ ляют около 55-60% годового количества. Наибольшее количество осадков за летний период выпадает в июле (68-100мм) при 13-14 днях с осадками, а в августе от 130 до 150мм.

За период активной вегетации луговых растений (со второй декады мая до первой декады сентября), осадков выпадает 250-270мм. Влагообеспечен­ ность растений, как правило, нормальная, но в отдельные годы возможно угнетение растений от недостатка влаги в почве. При продолжительной сухой ясной погоде подзолистые бесструктурные почвы быстро пересыхают.

На территории Вологодской области преобладающими типами почво­ образования являются: подзолистый, дерново-подзолистый, дерновый, бо­ лотный (приложение 1).

Наиболее типичными являются дерново-подзолистые почвы, зани­ мающие 90% пашни. Господствуют дерново-среднесуглинистые и сильно­ подзолистые почвы в сочетании с дерново-подзолисто-глеевыми, развитыми по плоским понижениям. Механический состав их довольно разнообразен и представлен песчаными, супесчаными, и суглинистыми разновидностями. В целом по области преобладают почвы легкого механического состава (при­ ложение 2).[2, 3].

2.2. Метеорологические условия вегетационных периодов в годы Метеорологические условия за период проведения исследований (1996гг) были различными и характеризовались значительными отклонения­ ми от многолетних данных, как по среднемесячным так и по количеству осадков (приложение 5).

Вегетационный период 1996г можно охарактеризовать как прохладный и дождливый. Так, начиная с мая месяца и до конца июля, выпало 240,7мм осадков, что на 31,4 % больше многолетней нормы; средняя температура воздуха была ниже средней многолетней на протяжении всего вегетационно­ го периода. Обилие осадков и относительно невысокие температуры были благоприятны для укоренения молодых посадок кипрея.

Весна 1997г была прохладной и сырой — в мае выпала двойная норма осадков. Июнь был теплым и дождливым; июль — теплым и сухим (выпало менее половины месячной нормы осадков). В целом год был благоприятным для роста и развития растений кипрея. При относительно невысокой средне­ суточной температуре +16 С и достатке влаги в почве.

Средняя температура воздуха в 1998г на протяжении всей вегетации была выше средней многолетней на фоне обильных дождей. Так во все лет­ ние месяцы количество выпавших осадков в 1,2-2,3 раза превышало среднемноголетнюю норму.

1999г был жарким и сухим. Так, начиная с мая месяца и до конца июля (т.е. в период активной вегетации) выпало менее 70 % от средней многолет­ ней нормы осадков на фоне высокой (выше средней многолетней) темпера­ туры воздуха 19-20 °С, что на 2-4^С выше среднемноголетнего значения.

Метеорологические условия 2000-2002гг (рис.4 и 5) также были раз­ личными. Наиболее благоприятными следует считать вегетационные перио­ ды 2000 и 2001г. В эти годы при среднесуточной температуре 16-18^С выпа­ ло достаточное количество осадков, а в 2000г даже больше нормы. 2002г — был напротив очень жарким и сухим. Так с апреля по июль выпало менее по­ ловины месячной нормы осадков, а в июле только 11 % от нормы при среднесуточной температуре за период вегетации +20 ^С.

« 10 r \'\ fTTTjff гт-иг-гт'г i.f'ff;ffiTT'i i f f г^Тмггт;г:г">т г-гт""гттт:гггтт тг^г Рис.11 Влияние глубины заделки корневых отпрысков Следует также отметить, что на четвертый год вегетации (приложение 3 и 4) по показателю урожайности и числа стеблей на 1м варианты с длиной коневых отпрысков 5, 15 и 25 см при глубине посадки 5 и 10см сравнялись.

Так, если в варианте с длиной корневых отпрысков 5см число стеблей насчитывалось 47,0 — 49,7шт/м, то в вариантах с длиной корневых отпрысков 15 и 25см 47,4 — 50,3шт/м и 49,3 — 52,3шт/м соответственно. По показателю урожайности зеленой массы с 1га существенных различий между вариантами также выявлено не было.

Значительное увеличение числа стеблей на 1 м в 1998 году по сравнению с 1997 в варианте с длиной корневых отпрысков 5 см с 9,0 до 31 шт./м, обу­ словлено хорошим разрастанием корневой системы, чему способствовали благоприятные погодные условия 1996-1998 гг. с достаточным увлажнением и невысокими летними температурами (прилож. 3-5). В 1999 г. при относительно высокой густоте стеблей на 1м (47...52 шт./м ) урожайность зеленой массы несколько снизилась по сравнению с 1998 г. Это связано с тем, что 1999 г. (прилож.5) был засушливым и данное обстоятельство сказалось на высоте надземных побегов в сторону ее снижения (табл.10).

Таким образом, высота стеблей оказывает существенное влияние на продуктивность посадок кипрея в неблагоприятные годы, а в благоприятные по метеорологии годы на урожайность влияет густота стеблестоя.

Густота стеблестоя часто является решающим фактором, определяю­ щим интенсивность роста и формирования урожайности кипрея. У многолет­ них культур от площади во многом зависит не только динамика нарастания надземных и подземных органов, но и продолжительность хозяйственного использования посадок.

Влияние густоты стеблестоя и высоты надземных побегов на урожайность зеленой массы кипрея Длина Глуби­ НСРо Исследования, проведенные нами в этом направлении, показали, что по мере увеличения ширины междурядий с 15 до 70 см наблюдалось по­ степенное уменьшение густоты стеблестоя, как в год посадки, так и в по­ следующие годы (табл.11). Это объясняется уменьшением количества вы­ саживаемых корневых отпрысков при увеличении ширины междурядий.

Следует отметить, что на второй и третий год жизни густота стебле­ стоя кипрея была больше, чем в первый. Это связано с биологическими особенностями кипрея узколистного. Так, в первый год жизни количество надземных побегов при прочих равных условиях зависело исключительно от числа прижившихся корневых отпрысков. Густота стеблестоя в первый год жизни в посадках колебалась от 2,0 — 5,6 до 4,7 — 10,1 шт./м при широкорядном и от 24,0 — 30,2 до 34,0 — 45,7 шт./м при обычном рядовом размещении.

Густота стеблестоя кипрея в зависимости от сроков посадки и Осенний (сентябрь) Весенний (май) Таким образом, по результатам исследований можно сделать вывод, что наилучшим способом посадки по показателю густоты стеблестоя явля­ ется рядовой с шириной междурядий 15 см. Кроме того, вариант с шири­ ной междурядий 15см обеспечил наиболее высокую урожайность зеленой массы за все годы исследований (табл. 12):

Влияние ширины междурядий и сроков посадки на урожайность Существенное влияние на продуктивность кипрея в первый год ве­ гетации оказала высота стеблей растений на момент укосной спелости (табл. 13):

Важным фактором, влияюшим на продуктивность кипрея узколист­ ного являлось время его посадки. При осеннем сроке посадки создавались лучшие условия для приживания черенков, при достаточном количестве влаги в почве они быстрее укореняются и сразу после схода снега трога­ лись в рост. Весенние посадки лишены такой возможности. Черенки много времени тратили на укоренение и в итоге надземные побеги отставали в росте (табл.13). Так, если осенние посадки (1999г.) в 2000г в фазу цветения имели высоту в среднем 73,7см, то весенние 49,5см, что также отрицатель­ но сказалось на урожайности зеленой массы кипрея, и, только, начиная, со второго года вегетации, различия в высоте растений осенних и весенних сроков посадки сглаживаются, становясь несущественными. Что касается влияния способа посадки на высоту стеблестоя, то он не оказал должного эффекта. Результаты изучения влияния на высоту растений кипрея шири­ ны междурядий показали, что влияние этого фактора было в пределах ошибки опыта.

Таким образом, лучшим сроком посадки кипрея при вегетативном способе его размножения является осенний, обеспечивающий более бы­ строе формирование высокопродуктивных травостоев.

3.3. Возможность получения второго укоса кипрея Изучение способности растений кипрея формировать второй укос проводили на площадках 3 х Зм, заложенных в различных местах кипрей­ ной заросли 5-6года жизни. Как показал опыт растения, скошенные в фазу цветения, начинали отрастать на 10-13 сутки. В фазу цветения растения второго укоса вступали через 46-50 день после начала отрастания отавы.

Растения второго укоса отличались низкорослостью, они имели высоту 42см, что составляет 28-33 % от высоты первоначально скошенных расте­ ний.

'Примечание: укос не проводился.

Анализ табл.14 показывает, что ежегодное двухкратное скашивание снижает продуктивность кипрея. Почки на корневых отпрысках образуют­ ся как осенью (в конце лета) так и весной. После скашивания надземных стеблей отрастание новых (отава) происходило за счет не развившихся с весны "спящих" почек, но пробуждались не все почки возобновления и, растение продолжало рост за счет одного, реже двух побегов возобновле­ ния или же от основания срезанного стебля разрастался пучок стеблей (рис.13):

Условные обозначения: 1.— стебли на месте среза; 2. — стебель от "спящей" почки; 3. — корневые отпрыски кипрея с почками.

Поэтому одновременно с ростом отавы на корневых отпрысках ки­ прея почки могут образовываться и летом, что конечно же ведет к истоще­ нию корневой системы из-за более интенсивного расходования запасных питательных веществ. Следует отметить, что формирование второго укоса наблюдалось лишь при достаточном количестве осадков во вторую поло­ вину лета. В засушливую вторую половину лета отава не отрастала, как это было в 1999г. Кроме того, интенсивное использование травостоя кипрея вело к появлению в нем других видов трав, таких как луговик дернистый.

овсяница луговая, тимофеевка луговая, способствующих образованию дернины и уплотнению почвы.

Таким образом, исследования показали, что получение второго укоса кипрея следует считать нецелесообразным из-за низкой урожайности вто­ рого укоса и снижения продуктивности в последующие годы.

3.4. Возделывание кипрея в составе травосмесей (козлятник восточный, люцерна изменчивая, крапива двудомная, маралий корень) В растительных сообществах корневая система кипрея, распределя­ лась в разных по глубине почвенных горизонтах. Это обеспечивало равно­ мерное и рациональное использование питательных веществ почвы. В со­ ставе травосмесей виды растений лучше используют влагу и тепло. Кроме того, имея разную структуру надземных органов, и при посевах их в смеси появляется возможность создания активных оптико-биологических систем, позволяющих полнее использовать солнечную радиацию. Такие посевы в 1,3-2 раза полнее улавливают солнечную радиацию благодаря большому количеству растений, разному пространственному расположению листьев и большей их площади. В этих посевах создается благоприятный микро­ климат, в жаркий период лета температура воздуха в дневные часы на 0,8С ниже, а относительная влажность воздуха на 5 % выше, чем в одновидовых посевах [99].

В связи с тем, что кипрей является нитрофильным растением и хо­ рошо растет на почвах богатых азотом, был проведен полевой опыт по изучению эффективности его возделывания в составе травосмесей с мно­ голетними бобовыми травами (козлятник восточный и люцерна изменчи­ вая), которые обогащают почву азотом, усвоенным этими видами растений из воздуха посредством клубеньковых бактерий. Кроме того, были изуче­ ны травосмеси кипрея с крапивой двудомной и маральим корнем. Эти растения отличаются высоким уровнем содержания биологически активных соединений и повышают питательную ценность готового корма.

Компоненты травосмесей высевались в опытах в междурядья кипрея.

Результаты изучения прохождения фаз развития компонентами травосме­ сей представлены в табл.15:

Влияние состава агрофитоценозов на прохождение фаз развития 2001г.

Анализ табл. 15 показывает, что в год закладки опыта начало веге­ тации приходилось на первую половину июня. Начиная со второго и третьего года растения кипрея, как в чистом виде, так и в составе травос­ месей, начинали вегетацию сразу же после схода снега наравне с другими раноотростающими компонентами смеси. В зависимости от складываю­ щихся погодных условий, растения кипрея в одновидовых посевах вступа­ ли в фазу цветения в период с 27 июня по 7июля, что на 3-9 дней раньше, чем в составе травосмесей. Более позднее наступление фазы цветения ки­ прея вероятно связано с конкуренцией за основные факторы жизнеобеспе­ чения.

Продуктивность агрофитоценозов кипрея варьировала по годам пользования (табл. 16), что связано с биологическими особенностями куль­ тур и с метеорологическими условиями вегетационных периодов. В год за­ кладки опыта (весной 2000 года) бобовые растения, маралий корень, кра­ пива двудомная — развивались медленно и в составе агрофитоценозов преобладал по численности, но с очень низкой урожайностью, кипрей (89,2...98,7%). Поэтому, в год посадки, учет урожая не проводился.

Анализ рис.14 показывает, что в год посадки развитие и рост растений протекает медленно. Так растения козлятника восточного к кон­ цу первого года жизни в наших исследованиях достигли высоты 15-18см.

Растения маральего корня в год посева в генеративную фазу не вступали, а лишь развили прикорневую розетку из 15-20 листьев. Люцерна изменчивая также в год посева развила слабую наземную массу, но у нее энергично развивалась корневая система. Аналогичные закономерности наблюдались у крапивы двудомной и кипрея узколистного.

На второй и последующие годы жизни растения весной во всех изу­ чаемых вариантах, наблюдалось раннее отрастание. Далее по мере роста и развития компонентов, растительных ценозов отмечалось постепенное вы­ теснение кипрея из состава травосмеси. Это видно по уменьшению про­ центного соотношения зеленой массы кипрея среди других составляющих смеси. Так в травосмеси кипрей + козлятник к третьему году жизни доля кипрея в урожае зеленой массы снизилась на 24,9% и составила 36,3%. В смеси кипрей узколистный + козлятник восточный. + маралий корень преобладал козлятник - на долю кипрея и маральего корня приходилось 12,5 и 15,2% соответственно, причем замечено, что маралий корень замет­ но угнетается козлятником.

* Примечание: урожайность травосмесей представлена при двухукосном ис­ пользовании, а одновидовые посадки кипрея — одноукосном.

В травосмеси кипрей + крапива двудомная, доля крапивы в первый год также была не велика и основную массу травосмеси составлял кипрей, но так как крапива образует мощную корневую систему и плотные кусты, к 5-6 году жизни в природных ценозах она, как и козлятник создает неблагоприятные условия для кипрея.

В травосмеси кипрей + козлятник + люцерна наблюдалась домини­ рующая роль люцерны, которая обладает хорошо развитой корневой систе­ мой и высокой побегообразовательной способностью. Так, если на второй год жизни доля козлятника и люцерны в травосмеси была практически оди­ наковой (25,3 и 27,4% соответственно), то уже на третий год люцерна значи­ тельно потеснила козлятник, стала конкурировать с кипреем В других видах травосмеси также наблюдалось угнетение одних ком­ понентов ценоза другими, особенно на третий год вегетации. Так в 2002 году в травосмесях кипрей + козлятник и кипрей + козлятник и маралий корень, растения козлятника в обеих травосмесях к моменту уборки были выше дру­ гих ее составляющих на 14-35см (рис.14).

В тоже время, по сбору основных питательных веществ с 1га много­ компонентные травосмеси, за исключением смеси кипрея с крапивой, пре­ восходили одновидовые посадки кипрея (табл. 17). Это связано в первую оче­ редь с их более высокой продуктивностью. Как показали исследования, на­ чиная со второго года вегетации кипрей играет важную роль в составе тра­ восмесей, давая основное количество сахара в травосмесях (более 50%)). При скашивании травосмеси включающей кипрей + козлятник + люцерну в сред­ нем за два года опыта (2001-2002гг) получен сбор сырого протеина 992кг/га и 55,2 ГДж обменной энергии, в то время как при возделывании кипрея в чис­ том виде эти показатели составляли 348кг/га и 19,5 ГДж/га соответственно.

Урожайность и сбор питательных веществ в одновидовых и Кипрей + Козлятник Кипрей + коз­ лятник -Нмаралий ко­ рень Кипрей + кра­ пива Кипрей + коз­ церна НСРо Кипрей + Козлятник Кипрей + коз­ корень Кипрей + кра­ пива Кипрей + коз­ церна Кипрей + Козлятник Кипрей + коз­ лятник +маралий ко­ рень Кипрей + кра­ пива Кипрей + коз­ церна НСРо Таким образом, возделывание кипрея в составе травосмесей с козлят­ ником восточным, люцерной изменчивой, маральим корнем, обеспечивало повышение продуктивности травостоев в первые 2 - 3 года их совместного произрастания. После чего доля кипрея в формировании урожая становилась незначительной. Поэтому следует признать возделывание кипрея в смеси с козлятником, люцерной и крапивой малоэффективными.

3.5Фенологические наблюдения Как уже было отмечено в разделе 3.2, лучшим сроком посадки кипрея является осенний, в третьей декаде сентября, при снижении среднесуточной температуры воздуха не выше +5°С, то есть за месяц до наступления устой­ чивых заморозков. При подзимней посадке всходы весной появляются на две-три недели раньше, по сравнению с весенней посадкой. Наблюдения, проведенные за прохождением фаз развития, показали (табл. 18), что растения осеннего срока посадки опережали в своем развитии растения весенней по­ садки и фаза начала цветения растений осенней посадки наступала в опытах на 11-17 дней раньше, чем при весеннем сроке посадки. Это связано с тем, что при подзимней посадке создаются наилучшие условия для укоренения корневищ, и весной корневища, используя большой запас влаги, сразу после схода снега, быстро прорастают и дают дружные всходы.

Сроки прохождения фенологических фаз 2000г Растения кипрея осеннего срока посадки (13 сентября) 1999 г весной 2000г дали дружные всходы, массовое появление которых отмечено 1 мая.

При весеннем сроке посадки 19 мая 2000г кипрей дал дружные всходы толь­ ко через три недели (10 июня).

Как показали опыты, время посадки также оказывает большое влияние и на приживаемость высаженных корневых черенков. Лучшая приживаемость высаженных черенков была отмечена при осенних сроках посадки (табл. 19):

Сроки посадки Дата посадки Необходимым условием при высадке корневых отпрысков являлась достаточная влажность почвы. Высадка при жаркой погоде и в недостаточно влажную почву затрудняла приживаемость черенков и часто приводила к значительному их выпадению (до 30-40 и более %).

Таким образом, исследованиями установлено, что при осенней посадке в конце сентября приживаемость черенков была наиболее высокой не ниже 84% (табл. 19).

Появление листьев тесно связано с ростом стебля в высоту и образова­ нием соцветий. С окончанием роста стебля прекращалось и появление новых листьев. Вегетирующие побеги ежегодно отмирали, а подземная часть корне­ вые отпрыски с почками возобновления перезимовывали. В первый год рас­ тения вне зависимости от сроков посадки скашивать не рекомендуется, что­ бы не ослабить их и не снизить урожайность в последующие годы роста, по­ скольку в это время идет формирование корневой системы и закладка почек возобновления.

Начиная со второго года после посадки, кипрей узколистный начинал отрастать сразу же после схода снега. В первый период после отрастания растения имели медленный темп роста не превышающий в сутки 0,5...0,9см (табл.20). Постепенно по мере повышения температуры воздуха наблюдался более интенсивный рост стеблей до 1,1... 1,5см в сутки. К моменту вступле­ ния растений в фазу бутонизации прирост составлял 2,5...2,8см и сохранялся ДО наступления цветения, после чего резко снижался достигая 0,6см и затем прекращался (прирост 0,6см шел за счет роста соцветия). В наших исследо­ ваниях к середине июня растения достигали высоты 75...90см. Из табл. видно, что во второй и третьей декаде июня растения имели наиболее высо­ кий темп роста.

Динамика роста кипрея узколистного на второй год жизни, см Показатель Среднесу­ Рис. 15 Динамика нарастания надземной массы кипрея при различных сро­ ках посадки В первый год вегетации (рис.15) более мощные растения получались при осеннем сроке посадки, в то же время растения весенней посадки отли­ чались усиленным вегетативным ростом и более быстрым прохождением ос­ новных фаз развития. Так, если у растений осенней посадки от фазы всходов до фазы цветения прошло 70 дней, и совпадало с фазами в дикой природе, то у весенней — 47 дней (табл. 21):

Характеристика периода всходы — цветение кипрея при разных Осенний Отава Данные таблицы 21 показывают, что за период всходы — цветение при разных сроках посадки кипрея наблюдалось значительное изменение свето­ вого режима. Для характеристики светового режима кипрея узколистного при разных сроках посадки нами использовалась не длина дня, а величина ее изменения за определенный период по сравнению с длиной дня при появле­ нии всходов. Если для кипрея осеннего срока посадки за период всходы — цветение день сократился менее чем на О — ЗОмин., то для кипрея весенней посадки сокращение длины дня составило 1час Пмин., а для отавы 4 часа.

Более быстрое сокращение длины дня, которое приходилось на ранние этапы развития кипрея поздней посадки, по-видимому, вызывало ускорение репродуктивного развития растений. Ускорение репродуктивного развития кипрея узколистного проявлялось, прежде всего, в сокращении периода всходы — цветение. Кроме того замечено, что скошенные в период цветения растения кипрея первого укоса также зацветали на 46-5Одень после начала отрастания отавы и давали полноценные семена, правда, в гораздо меньшем количестве.

Таким образом, ускорение репродуктивного развития кипрея при позд­ них сроках посадки можно объяснить действием естественного фотоперио­ дического фактора.

В последующие годы наблюдений существенных различий в скорости прохождения основных фаз развития и высоте растений между осенними и весенними посадками выявлено не было (рис. 15).

При определении структуры урожая большое внимание уделялось облиственности, так как известно, что этот показатель характеризует питатель­ ную ценность растения, листья содержат питательные вещества в большей концентрации. Имеющиеся данные свидетельствуют о высокой облиственности растений кипрея. Так в наших исследованиях проводилось изучение облиственности растений 4-6года жизни по фазам развития. Результаты ис­ следований показали, что в фазе роста стебля доля листьев составляла 86,2%, бутонизации— 60,3% и полного цветения 56,6%, (табл.22):

Облиственность кипрея узколистного по фенофазам, % Уменьшение доли листьев объясняется отмиранием их в нижнем ярусе и утолщением к моменту цветения надземных побегов.

3.6 Химический состав кипрея по фазам развития На продуктивность животных и качество продукции получаемой от них, большое влияние оказывает уровень содержания питательных веществ в растениях протеина, углеводов, жира, витаминов, минеральных веществ и др.

Который в свою очередь зависит от вида и сорта кормового растения, агро­ техники его возделывания, агроклиматических условий произрастания [7, 24].

С целью обеспечения возможности лучшего балансирования питатель­ ных веществ в рационах животных нами был изучен вопрос возможности и перспектив возделывания в качестве кормовой культуры кипрей узколист­ ный. А также изучен его химический состав по фазам развития (табл.23).

Химический состав кипрея в процессе развития и роста изменялся. На­ блюдалось снижение содержания сырого жира и каротина от начала отраста­ ния до фазы цветения. В период бутонизации нами отмечалось снижение со­ держания сырого протеина с 28,1 до 20,8 %, и увеличение содержания сырой клетчатки с 13,4 до 18,3 %. К моменту цветения наблюдалось уменьшение содержания сырого протеина с 20,8 до 18,3 %. Сухое вещество в зеленой массе кипрея, составляющее в фазе роста стебля 11,7 %, накапливалось в фа­ зе образования соцветий в количестве 16,6 % и достигало максимума 17,0 % в период цветения. В отаве содержание основных элементов питания: про­ теина, жира, сахара было существенно ниже, чем в растениях основного уко­ са.

Химический состав кипрея в % к сухому веществу