Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Пчелоопыление и урожай

Панков Д. М.,

5.1. Роль энтомофилов в формировании урожая сельскохозяйственных культур

Урожайность сельскохозяйственных культур имеет высокую зависимость от опылительной деятельности насекомых, о чем свидетельствует тесная корреляционная связь. Например, у эспарцета песчаного коэффициент регрессии по данному признаку составляет 0,896, у гречихи посевной - 0,911, что свидетельствует о сильной зависимости между данными признаками (Д.М. Панков, 2008).

По результатам геоботанического обследования территории Бийской лесостепи Алтайского края можно судить о том, что в опылении сельскохозяйственных культур участвуют насекомые 83 видов из 5 отрядов. Наиболее разнообразны отряды: перепончатокрылых (32 вида) и двукрылых (30 видов). Жуки представлены 11 видами, чешуекрылые - 7, сетчатокрылые - 3 видами. Среди систематических групп наиболее разнообразны журчалки (19 видов), шмелиные (15), одиночные пчелиные (13), кокцинеллиды (6 видов). Львинки, осы, златоглазки насчитывают 3-4 вида. Другие группы - ежемухи, мухи-саркофаги, мягкотелки, щитоноски, бабочки-белянки и прочие насчитывают всего 2 - 3 вида. Самыми малочисленными представителями являются клопы, тли, трипсы, блестяки, орехотворки, наездники и пильщики.

Из полученных данных видно, что наибольший процент насекомых-опылителей приходится на долю отряда перепончатокрылых (44,76%), из них 80,84% составляет пчела медоносная.

Изучение состава отряда перепончатокрылых показывает, что в порядке убывания его представители располагаются в следующей последовательности: пчела медоносная - 36,90%, одиночные пчелиные - 4,64, осы - 2,47 и шмели - 0,72%.

На посевах сельскохозяйственных культур встречаются 10-12 видов шмелей. Преобладающие виды: шмель моховой, большой земляной шмель, малый земляной шмель, шмель пластинчатозубый. Шмель армянский и шмель необычный отмечались реже.

В других природных зонах, по сравнению с лесостепной, показатели численности и разнообразия шмелей значительно варьируют. Так, по данным Ю.С. Колосовой (2007), шмели (Hymenoptera, Apidae, Bombus) - одна из наиболее многочисленных и широко распространенных систематических групп насекомых на Севере. В тундрах Евразии они составляют около 85-95% от общего числа особей Apoidea, в таежной зоне Европы и Западной Сибири - 55-70% и играют важную роль в функционировании экосистем как основные опылители энтомофильных растений.

Короткохоботные осы, земляные пчелы встречаются повсеместно, но в незначительном количестве. Из широко распространенного политрофного вида одиночных пчел с длительным периодом лета нами отмечена синяя осмия.

В последние годы наблюдается снижение численности популяций медоносных пчел и диких энтомофилов, что приводит к значительному спаду урожаев сельскохозяйственных культур. В результате чего снижается рентабельность, увеличивается себестоимость возделываемых культур, что существенно снижает экономические показатели. Например, по данным экономистов, от опыления энтомофилами сельскохозяйственных культур ежегодная прибыль в стране составляет около 50 млн. долларов (Д.М. Панков, 2010).

После распада СССР за годы реформирования, многие отрасли сельского хозяйства пришли в упадок в том числе и пчеловодство, резко сократилась численность насекомых-опылителей. В результате существенно снизилось качество опыления возделываемых сельскохозяйственных культур, что отрицательно сказалось на их продуктивности и качестве урожая.

В сложившейся после реформ многоукладной экономики получили развитие разнообразные формы собственности, что способствовало воссозданию пчеловодства. Стали активнее развиваться частные пасеки. Однако это не позволяет обеспечить потребности в массовом опылении возделываемых культур, так как количество пчелосемей для этих целей не достаточно. Поэтому вопрос о развитии пчеловодства очень актуален. Кроме того, это позволит улучшить показатели занятости населения при реализации правительственной программы «О снятии напряженности на рынке труда», что будет способствовать экономическому благосостоянию общества.

Основным лимитирующим фактором урожайности семян многолетних бобовых трав является густота стояния растений. В значительной степени урожайность определяется использованием растениями важнейших экологических факторов: воды, света, тепла и элементов почвенного плодородия. Среда обитания оказывает существенное влияние на показатели структуры урожая, знание которых позволяет полнее вскрыть закономерности в формировании урожайности семян, установить оптимальную густоту растений и продолжительность использования травостоя, обеспечивающих более высокий урожай, что улучшает рентабельность кормопроизводства.

В опытах замечено, что число растений эспарцета на единице площади в последующие годы сокращается, а количество стеблей на растении, наоборот, увеличивается. Это связано, по-видимому, с тем, что площадь питания возрастает, трогаются в рост спящие почки корневой шейки. Большее число продуктивных стеблей было на варианте с опылением медоносными пчелами с внесением фосфорно-калийных удобрений, где насчитывалось до 5-6 стеблей на одно растение, вместо 2-3 на контроле. При этом основная роль в увеличении структуры семенной продуктивности эспарцета отводится медоносным пчелам.

Число семян в бобе во все годы пользования травостоем изменялось незначительно. Наиболее существенные изменения проявлялись в количестве (рис. 20) и массе 1000 бобов. Большое влияние на этот показатель оказывали удобрения и способы опыления растений. Лучшие результаты также получены на варианте с опылением медоносными пчелами с внесением удобрений Р₃₅К₂₀ (табл. 13).

Азотные удобрения способствуют побегообразованию и увеличению количества бобов на стеблях, но вызывают снижение урожайности за счет увеличения вегетативной массы, что влечет к запоздалому и неравномерному созреванию. В местных условиях это способствует невыполненности бобов и, как следствие, снижению урожая (В.М. Важов, 1997).

Рис. 20. Обсемененность эспарцета в зависимости от опыления:  а - растения опыляемые медоносным пчелами, б - изолированные от пчелоопыления.

На широкорядном посеве (0,6 м) все элементы, характеризующие структуру урожая, оказались лучшими в сравнении с обычным рядовым способом (0,15 м). С.С. Легкоступ (1984) считает, что для получения высоких урожаев семян бобовых трав необходимо иметь на каждом квадратном метре 50-80 растений и не более 250-300 стеблей. Наши данные также показали, что при такой густоте стояния обеспечивается получение более высокого урожая за счет выполненности и увеличения массы бобов. Снижение ее в загущенном травостое объясняется тем, что бобики формируются на ветвях старших порядков и имеют меньший размер.

Таблица 13. Влияние опыления и удобрений на структуру семенной продуктивности эспарцета песчаного (среднее за 2005-2008 гг.)

Примечание: числитель - показатели рядового способа посева (0,15 м), знаменатель - широкорядного (0,6 м).

По вопросу влияния продолжительности использования семенного травостоя на плодообразование многолетних трав высказываются различные мнения. Например, Г.И. Черняускас (1977) считает, что более высокий урожай можно получить в первый год пользования при густоте 40-60 растений на 1 м², А.В. Соколов (1967) приводит данные о том, что лучшие результаты им получены во второй год жизни трав на широкорядном посеве.

В отношении способа посева при возделывании бобовых трав на семена мнения также разноречивы. Так, Д.Н. Прянишников (1973) считает, что обычный рядовой посев почти не уступает по урожайности широкорядному и обеспечивает меньшую себестоимость, Е.Г. Волкова (1950), наоборот, отмечает, что многие хозяйства получили урожай семян с широкорядного посева на 29-40% больше, чем с рядового, Г.И. Макарова (1974) также придерживается мнения о том, что лучшим для семенных посевов трав следует считать широкорядный с междурядьями 60 см.

В наших опытах максимальный урожай семян получен на вариантах с широкорядным способом посева. Это не противоречит биологической особенности эспарцета, так как за счет лучшей интенсивности цветения и плодообразования формируется большее количество бобов и полновесные семена.

Важными агротехническими приемами повышения генеративной продуктивности бобовых трав является применение оптимальных доз минеральных удобрений и норм высева. От соотношения этих факторов зависит высота семенного травостоя. По нашим расчетам, корреляционная зависимость между высотой растений эспарцета и урожайностью семян довольно тесная: коэффициенты регрессии и детерминации составляют, соответственно - 0,90 и 0,81.

Существенное увеличение генеративной продуктивности бобовых трав наблюдается при внесении фосфорно-калийных удобрений. Нормы высева семян и дозы внесения удобрений различны в каждой природно-климатической зоне. В связи с этим, нами изучены данные технологические элементы, получены показатели, при которых эспарцет дает более высокие урожаи (табл. 14).

В наших опытах лучшей генеративной продуктивностью отличался эспарцет песчаный на варианте Р₇₀К₄₀ с нормой высева семян 6 млн. всхожих зерен на 1 га при широкорядном способе посева (0,6 м). Однако, на наш взгляд, для получения высоких урожаев семян эспарцета экономически выгоднее вносить средние нормы фосфорно-калийных удобрений (Р₃₅К₂₀), так как урожайность семян почти такая же, как на вариантах с внесением повышенных норм удобрений (Р₇₀К₄₀). При увеличении нормы высева до 8 млн. всхожих зерен на 1 га наблюдается снижение генеративной продуктивности эспарцета вследствие высокой загущенности травостоя, особенно во влажные годы. При этом происходит загнивание нижних вегетативных частей растений и хуже развиваются генеративные органы.

Наибольший урожай семян эспарцета был получен в 2006 г. на всех вариантах. В вегетационный период этого года эспарцет не испытывал дефицита водопотребления, так как выпало достаточное количество осадков (142 мм), что положительно отразилось на урожае. Сумма эффективных температур за данный период достигла так же хорошего уровня 1940 ºС.

Таблица 14. Урожайность семян эспарцета песчаного в опыте по изучению влияния удобрений и норм высева, ц/га

Вегетационный период 2007 г. характеризовался как холодный и дождливый. Обеспеченность осадками была выше среднемноголетней нормы (259 мм), они выпадали в течение всего вегетационного периода, что не могло способствовать увеличению урожая семян, так как травостой полегал. Сумма эффективных температур за период вегетации растений достигла 1220ºС. Отклонения от нормы среднесуточных температур и количества осадков оказали влияние на опылительную деятельность пчел. При высокой влажности воздуха в нектаре содержится меньшее количество сахаров, а в некоторых случаях при неблагоприятных условиях эспарцет совсем не выделяет нектар, что препятствует привлечению пчел для его сбора, следовательно, снижается опыление. Поэтому в дождливые годы целесообразно травостои эспарцета планировать на кормовые цели.

Вегетационные периоды 2005 и 2008 гг. характеризовались практически одинаковыми климатическими показателями. Отклонений в датах фаз вегетации не было, однако недостаточная влагообеспеченность (95-100 мм) в отдельные периоды роста и развития растений не позволила получить в эти годы высокую урожайность семян.

Способ посева эспарцета и разреженность травостоя являются одним из важнейших факторов, влияющих на семенную продуктивность. На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что эспарцет песчаный, высеянный нормой высева 6 млн. всхожих зерен на 1 га широкорядным способом, формирует лучший урожай семян, чем при рядовом способе посева. При этом использование для опыления медоносных пчел и внесение средних норм фосфорно-калийных удобрений (Р₃₅К₂₀) значительно увеличивает генеративную продуктивность эспарцета (табл. 15).

При широкорядном способе посева улучшается плодообразование эспарцета за счет лучшей интенсивности цветения, активного посещения опылителями, высокого обильно цветущего травостоя, который хорошо освещается солнцем, увеличения количества плодоносящих стеблей на растении, где закладывается больше цветочных кистей. Корреляционный анализ зависимости урожая семян от ширины междурядий подтверждает это, коэффициенты регрессии и детерминации достигают, соответственно - 0,93 и 0,86. Созревание семян в разреженном травостое наступает раньше за счет равномерного образования бобов по всему стеблю. На густых посевах снижение урожая отмечается из-за плохой освещенности, слабого ветвления и плодоношения верхних кистей стебля, большего поражения вредителями и болезнями.

Кроме того, низкая семенная продуктивность в густых посевах связана с отвлечением питательных веществ из органов плодоношения к более быстрорастущим вегетативным побегам, отчего ослабевает питание генеративных органов и отмечается массовое опадание цветков и завязей. Все это препятствует повышению выхода семян эспарцета.

Таблица 15. Урожайность семян эспарцета песчаного в опыте по изучению влияния способа посева и насекомых-опылителей, ц/г

Использование опылительной деятельности медоносных пчел, как агротехнического приема, значительно повышает урожай семян эспарцета. На всех вариантах, где использовали опылительную деятельность медоносных пчел, наблюдалось значительное увеличение урожая семян. Их прибавки на вариантах с применением опыления медоносными пчелами были самыми высокими.

Использование технологических приемов традиционной агротехники без дополнительного опыления пчелами посевов гречихи посевной, не позволяет достичь высоких урожаев. Только в результате своевременного опыления в сочетании с технологическими мероприятиями урожайность гречихи посевной можно значительно повысить. Согласно данных наших исследований сроки посева оказывают существенное влияние на образование соцветий, от чего зависят показатели нектаропродуктивности и как следствие - озерненность растений (табл. 16).

Таблица 16. Биометрические показатели гречихи посевной  при разных сроках посева (средние за 2005-2008 гг.)

Fфакт. 2,18

Fтеор. 2,31

НСР₀₅ 1,93 - 2,87

Условия погоды (температура и влажность воздуха) в период вегетации гречихи, высеянной в третью декаду мая, сложились неблагоприятно, что отрицательно сказалось на образовании соцветий (табл. 16). Растения гречихи ежегодно повреждались весенними заморозками.

Для более позднего срока посева (первая декада июня) условия погоды сложились благоприятнее. В результате число соцветий на одно растение достигло 26, в то же время на предыдущем варианте (третья декада мая) данный показатель составил только 21 соцветие. Развитие растений проходило при среднесуточной температуре 17 - 19º С и при достаточном количестве осадков (23 мм). Это способствовало интенсивному росту вегетативной массы гречихи. Так высота растений при посеве в первой декаде июня достигала 114 см, количество ветвей первого порядка - 4 шт. на 1 растение, в то время как на варианте с ранним сроком посева (третья декада мая) данные показатели составили, соответственно - 103 см и 3 шт. на 1 растение.

При сроке посева во вторую декаду июня число соцветий на одно растение сократилось до 19 шт. при высоте растений 110 см и количестве ветвей первого порядка - 3 шт. на 1 растение. По нашему мнению, это явилось причиной того, что вегетация растений приходилась на период с высокими дневными температурами (25 - 28º С) при недостаточном количестве осадков (18 мм). Поэтому основной приток питательных веществ расходовался на рост побегов и листовую поверхность. Кроме того, в жаркие ветренные дни с низкой относительной влажностью воздуха цветками нектар не выделяется или быстро высыхает. Подобного мнения придерживается С.У. Броваренко (1970) для Новосибирской области. Следовательно, в таких условиях опыление затруднено, а что отрицательно сказывается на урожайности гречихи.

Озерненность растений во многом зависит от полноты опыления. На одном растении развивается до 3000 цветков, из которых раскрывается в среднем 500 - 600, причем завязи образует небольшая их часть (10 - 30%). Н.Н. Елагин (1984) отмечает, что количество нормально развитых семян от общего числа цветков не превышает 8-20%. По его мнению, с каждым процентом неопыленных цветков теряется 1 - 2 ц зерна. Избежать такие потери позволяет опылительная деятельность перепончатокрылых, в первую очередь медоносных пчел.

При обследовании посевов гречихи посевной выявлено, что из насекомых, активно посещающих цветущие посевы гречихи, первое место занимают медоносные пчелы. В процентном соотношении это выглядит следующим образом: медоносные пчелы - 80%, шмели и одиночные перепончатокрылые - 14%, жуки, клопы, тли, трипсы и прочие насекомые - 6%. В таблице 17 приведены данные, характеризующие среднюю активность лета пчел на делянках гречихи за период ее цветения.

Наблюдения проводили с 9 до 17 часов, то есть в момент, когда летная деятельность пчел наиболее активна. Из таблицы 17 видно, что в период с 9 до 13 часов происходит увеличение посещаемости медоносными пчелами цветков гречихи. По нашему мнению, в этот промежуток времени растения выделяют достаточное количество нектара, удовлетворяющее собирательную потребность пчел-сборщиц.

Таблица 17. Посещаемость медоносными пчелами цветков гречихи посевной (средние за 2005 - 2008 гг.

В период с 13 до 17 часов наблюдается снижение посещаемости медоносными пчелами цветков гречихи. Очевидно, причиной этого является значительный спад нектаропродуктивности из-за прогревания воздуха и интенсивного испарения влаги во второй половине дня. В силу недоступности нектара, пчелы вынуждены переключаться на другие медоносы, нектар которых более доступен.

Опыление гречихи посевной при помощи медоносных пчел способствует увеличению кратности посещения цветков, что повышает вероятность оплодотворения и способствует росту показателей генеративной продуктивности (табл. 18).

Таблица 18. Зависимость урожайности зерна гречихи посевной  от опылительной деятельности медоносных пчел  (средняя за 2005 - 2008 гг.

НСР₀₅ 0,17 - 0,21

От опыления медоносными пчелами получена хорошая прибавка урожая - 2,5 т/га, что соответствует 40%.

Таким образом, использование медоносных пчел для опыления гречихи посевной является высокоэффективным агроприемом, который существенно увеличивает ее урожайность.