Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Роль азотных удобрений в формировании урожая и биохимического состава растений озимой ржи, яровой пшеницы и ячменя 11
Глава 2. Влияние средств химизации на урожайность и биохимический состав растений озимой ржи 21
2.1. Методика и условия проведения исследований 22
2.2. Влияние раздельного и комплексного применения средств химизации на величину урожая, его структуру и фитосанитарное состояние посевов 28
2.3. Изменение биохимического состава растений озимой ржи под действием средств химизации 44
2.4. Изменение технологических качеств зерна, хлебопекарных свойств муки и посевных качеств семян озимой ржи под действием средств химизации...57
2.5. Экологическая оценка комплексного применения средств химизации...66
2.6. Эффективность азотных удобрений при комплексном применении средств химизации 72
2.7. Реакция различающихся по морфологическим признакам сортов озимой ржи на комплексное применение средств химизации 73
2.8. Показатель "Число падения" у озимой ржи и факторы, его определяющие 80
Глава 3. Формирование урожая и технологических качеств зерна различных сортов ячменя в зависимости от доз и соотношений азотных и калийных удобрений 97
3.1. Условия и методика проведения исследований 98
3.2. Влияние уровня минерального питания на урожайность, структуру урожая и пивоваренные качества зерна изучаемых сортов ячменя 101
3.3. Экстрактавность зерна пивоваренного ячменя и факторы ее определяющие 118
3.4. Динамика формирования биомассы, содержания азота и его потребления растениями изучаемых сортов ячменя по фазам вегетации 139
3.5. Эффективность минеральных удобрений при возделывании ячменя... 147
3.6. Инфицированность зерна пивоваренного ячменя в зависимости от уровня минерального питания, сортам погодных условий 148
3.7. Результаты испытания препарата "Экост 1/3" 154
Глава 4. Влияние азотных удобрений и биопрепаратов на формирование продуктивности одновидовых посевовозимой ржи, яровой пшеницы и ячменя и смешанных посевов яровой пшеницы и гороха 159
4.1. Влияние инокуляции семян азотфиксирующими препаратами на формирование продуктивности одновидовых посевов озимой ржи, яровой пшеницы и ячменя 159
4.2. Влияние азотных удобрений и биопрепаратов на формирование продуктивности одновидовых и смешанных посевов яровой пшеницы и гороха ... 169
4.2.1. Условия и методика проведения исследований 174
4.2.2. Влияние уровня азотного питания и биопрепаратов на урожайность, структуру урожая и качество зерна яровой пшеницы и гороха 178
4.2.3. Влияние уровня азотного питания и биопрепаратов на содержание сырого белка в зерне изучаемых культур и клейковины в зерне пшеницы 192
4.2.4. Влияние условий азотного питания на накопление биомассы растений и содержание общего азота по фазам вегетации 201
4.2.5. Физиолого - агрохимические причины, определяющие накопление сырого белка в зерне яровой пшеницы и гороха 216
4.2.6. Оценка эффективности смешанных посевов 227
4.2.7. Эффективность использования минерального и сим биотического азота в одновидовых и смешанных посевах яровой пшеницы и гороха 237
4.2.8. Содержание клейковины в зерне пшеницы и факторы, его определяю щие 242
Выводы 256
Предложения производству 258
Список литературы 260
Приложения 292
- Роль азотных удобрений в формировании урожая и биохимического состава растений озимой ржи, яровой пшеницы и ячменя
- Влияние раздельного и комплексного применения средств химизации на величину урожая, его структуру и фитосанитарное состояние посевов
- Влияние уровня минерального питания на урожайность, структуру урожая и пивоваренные качества зерна изучаемых сортов ячменя
- Влияние азотных удобрений и биопрепаратов на формирование продуктивности одновидовых и смешанных посевов яровой пшеницы и гороха
Введение к работе
Актуальность проблемы. Озимая рожь является основной продовольственной культурой Кировской области, а зерно яровой пшеницы и ячменя используется преимущественно на фуражные цели. Ориентирование агропромышленного комплекса на удовлетворение потребностей населения в продуктах питания и сырья для промышленности требует разработки новых технологий возделывания зерновых культур целевого назначения: озимой ржи - для получения хлеба высокого качества, крахмала и спирта; яровой пшеницы - промышленного хлебопечения; ячменя - производства пивного солода и круп (Концепция развития ...; 1998).
Зерно пшеницы, пригодное для самостоятельного хлебопечения, может быть получено только при комплексном подходе, включающем выбор сорта, применения соответствующих агротехнических и агрохимических мероприятий с учётом экологических условий зоны возделывания (Неттевич, 1997). Считается, что основными критериями, определяющими пригодность зерна пшеницы к самостоятельному хлебопечению, является содержание сырого белка и клейковины, величина которых, в свою очередь, определяется уровнем внесения азотных удобрений (Павлов, 1984). Существуют несколько путей повышения обеспеченности растений азотом. Первый: совместное выращивание зерновых иЛобрв.ых культур в составе смеси, т.к. при выращивании их в смешанных посевах наблюдается существенное увеличение содержания белка в зерне злакового компонента (Калинина, 1985; Вавилова, 1993). Второй: за счет использования соответствующих азотфиксирующих препаратов: на зерновых культурах - ассоциативных диазотро-фов (Тихонович, Кожемяков, 1998), на зернобобовых - симбиотических азотфик-саторов (Трепачев, 1999). Третий путь: инокуляция семян соответствующими препаратами при выращивании злаковой и бобовой культур в смешанном посеве.
Потребность пивоваренной промышленности России в главном сырьевом компоненте - ячменном солоде составляет около 0,9 млн. т., что соответствует примерно 1Д млн. т. зерна ячменя. В последние годы среднегодовое производство пивоваренного ячменя в стране не превышало 0,4 млн. т., причем, большая часть сырья соответствовала второму классу качества (Смолин, 2002). Расширение поч-венно - экологических зон возделывания пивоваренного ячменя требует более глубоких теоретических разработок питания растений (Войтович, 2002).
За последнее десятилетие в России систематически ухудшалось качество зерна, что связано как с резким сокращением применения удобрений и других средств химизации, так и со слабой разработкой научных основ технологий возделывания зерновых культур (Державин, 1998; Концепция и основные направления..., 1999). Показатели оценки качества зерна (физические, физико - химические, технологические, хлебопекарные и т. д.), определяющие его пригодность для использования в перерабатывающей промышленности (озимая рожь и яровая пшеница - хлебопечение; ячмень - солодовое производство) в подавляющем большинстве случаев определяются биохимическим составом исходного сырья.
Между отдельными показателями качества зерна суттрг-п^уН" тргная взаимосвязь, однако данные о связях, приведенные в {нфВДродцНОД&ЭДЗДОДсят проти-
воречивый характер и не охватывают всего комплекса показателей (Иванова, 1989; Минеев, Павлов, 1981; Павлов, 1984; Калунянци др., 1992; Грязнов, 1996; Гончаренко, 1984; 2000; Гончаренко и др., 1995,2002; Бегеулов, 2002).
Цель работы: - выявить закономерности формирования продуктивности и основных показателей качества зерновых культур. В соответствии с целью исследований предусматривалось решение следующих задач:
определить основные факторы и их вклад в формировании урожая и наиболее важных показателей биохимического состава зерна озимой ржи ("Число падения"), яровой пшеницы (содержание сырой клейковины) и пивоваренного ячменя (содержание экстрактивных веществ);
установить закономерности действия и взаимодействия азотных удобрений, фунгицидов и ретарданта при раздельном и комплексном их применении на величину урожая, биохимический состав, технологические и хлебопекарные качества зерна озимой ржи;
определить условия формирования зерна ячменя, пригодного для изготовления пивного солода в зависимости от сорта и соотношения азота и калия в составе вносимых удобрений и зерна яровой пшеницы, соответствующего требованиям продовольственного, в зависимости от уровня азотного питания, вида посева (одновидовой или в смеси с горохом) и применения биопрепаратов;
выявить особенности действия ассоциативных биопрепаратов на формирование урожая и технологические качества зерна озимой ржи, яровой пшеницы и ячменя в одновидовых, а также яровой пшеницы и гороха в смешанных посевах;
- изучить особенности накопления сырого белка в зерне яровой пшеницы и
гороха в одновидовых и смешанных посевах и взаимоотношения между вегета
тивными органами и зерном как доноров и акцепторов азота.
Научная новизна. Определен вклад фиксированных и случайных факторов в формировании продуктивности и наиболее важных хозяйственно - ценных показателей биохимического состава зерна озимой ржи, яровой пшеницы и пивоваренного ячменя, возделываемых на дерново- подзолистых почвах. При этом выявлены наиболее значимые и общие для изучаемых зерновых культур генотипи-ческие признаки (содержание сырого белка в зерне и масса 1000 зерен), существенно связанные с основными показателями качества зерна. Созданы модели, описывающие зависимости 'Числа падения" у озимой ржи, содержания сырой клейковины в зерне яровой пшеницы и экстрактивных веществ в зерне пивоваренного ячменя от содержания в нем сырого белка и массы зерновки, которые имеют сложный нелинейный характер и наиболее точно описываются уравнениями второго порядка. На этой основе развито представление о закономерностях формирования основных показателей качества зерна озимой ржи, яровой пшеницы и пивоваренного ячменя в связи с изменениями содержания белка и массы зерновки. Впервые показано, что при анализе взаимосвязей основных показателей качества зерна (зависимые переменные) от содержания в нем сырого белка или массы зерновки (независимые переменные) при модификационной изменчивости необходимо учитывать интервал значений другой независимой переменной (масса 1000 зерен! или'содержание белка соответственно).
Установленные тенденции изменения показателя "Число падения" у озимой ржи и содержания сырой клейковины в зерне пшеницы от содержания сырого белка и массы 1000 зерен подтверждены статистической обработкой данных, полученных другими исследователями. Значимость и прогностические возможности модели, описывающей зависимость экстрактивности зерна пивоваренного ячменя от указанных выше показателей, подтверждены по независимым выборкам.
Впервые на дерново - подзолистых почвах установлены особенности действия биопрепаратов на основе ассоциативной и симбиотической азотфиксашш на продуктивность яровой пшеницы и гороха в смешанных посевах и выявлены причины существенного повышения содержания сырого белка в зерне злаковой культуры, высеваемой в смеси с бобовой.
С учетом региональных особенностей разработаны элементы технологии возделывания озимой ржи и яровой пшеницы для получения зерна, пригодного для самостоятельного хлебопечения, ячменя - для изготовления пивного солода. Выявлены оптимальные значения содержания общего азота в растениях по фазам вегетации, при которых у ячменя формируется зерно, соответствующее первому и второму (ГОСТ 5060 - 86); яровой пшеницы - высшему ... третьему классам качества (ГОСТ 9353 - 90).
Теоретическая значимость работы. Зависимости "Числа падения", содержания сырой клейковины и экстрактивных веществ от содержания сырого белка в зерне и массы зерновки, представленные в виде моделей, позволяют определить основные тенденции в изменении наиболее важных показателей качества зерна озимой ржи, яровой пшеницы и пивоваренного ячменя при модификационной изменчивости и объяснить противоречивый характер данных зависимостей, имеющихся в научной литературе. В случае подтверждения их при генотипической изменчивости полученные данные могут быть использованы в селекционных целях.
Практическая ценность работы. Элементы технологий возделывания озимой ржи и яровой пшеницы на хлебопекарные цели, ячменя - для производства пивного солода могут быть реализованы не только в условиях Кировской области, но и в других районах Нечерноземной зоны России, имеющих аналогичные почвенно -климатические условия, в которых изучаемые сорта зерновых культур включены в "Список сортов, допущенных к использованию в сельском хозяйстве". Разработанные модели при увеличении числа и интервала значений зависимых ("Число падения", содержание сырой клейковины и экстрактивность ячменя) и независимых переменных (содержание сырого белка в зерне и масса 1000 зерен), полученных в определенных почвенно - климатических условиях для конкретного сорта, позволяют прогнозировать величину основных признаков качества зерна. Основные положения, выносимые на защиту.
Теоретическое и экспериментальное обоснование наиболее важных и общих для зерновых культур генотипических признаков (содержание сырого белка в зерне и масса зерновки), определяющих основные показатели качества зерна озимой ржи ("Число падения"), яровой пшеницы (содержание сырой клейковины) и пивоваренного ячменя (содержание экстрактивных веществ).
Физиолога - агрохимические причины существенного увеличения содер-
жания сырого белка и сырой клейковины в зерне яровой пшеницы при возделывании ее в смеси с горохом.
3. Элементы технологии возделывания озимой ржи и яровой пшеницы на дерново - подзолистых почвах для получения зерна, пригодного для самостоятельного хлебопечения, ячменя - для изготовления пивного солода.
Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на конференции молодых ученых (ВИУА, 1993), научно - практических конференциях (Киров, 1993; Казань, 1996; Пермь, 1998), 36 - й и 37 - и международных научных конференциях (ВИУА, 2002 и 2003), международных научно - практических конференциях: посвященной 125 - летаю Н.В. Рудницкого (Киров, 2002); 100 -летаю Самарского НИИСХ (Самара, 2003); "Озимая рожь. Селекция, семеноводство, технологии и переработка" (Киров, 2003), "Модели и технологии оптимизации земледелия" (Курск, 2003) и Всероссийского совещания по современным системам защиты растений ... (Голицыне, 2003). Материалы исследований использованы при подготовке "Концепции развития адаптивного земледелия Кировской области" (Киров, 1998), "Методики разработки адаптивнй - ландшафтных систем земледелия в хозяйствах Кировской области (Киров, 2000) и "Системы ведения агропромышленного производства Кировской области на период до 2005 г. (Киров, 2000). По материалам диссертации опубликовано 45 печатных работ общим объемом 9,8 п. л.
Внедрение результатов исследований. Элементы технологий возделывания озимой ржи и яровой пшеницы на хлебопекарные цели и ячменя для производства пивного солода прошли производственную проверку в ОПХ "Пригородное" Нововятского района г. Кирова.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 259 страницах, включает 4 главы, выводы и предложения производству. Работа содержит 121 таблицу, 31 рисунок и 167 приложений. Список литературы включает 529 работ отечественных и зарубежных авторов.
Роль азотных удобрений в формировании урожая и биохимического состава растений озимой ржи, яровой пшеницы и ячменя
Основным средством, обеспечивающим в настоящее время высокую урожайность зерновых культур при своевременном и качественном выполнении других агротехнических приемов, является применение удобрений. Это положение очень важно для дерново - подзолистых почв Северо - Востока Нечерноземья России, которые содержат сравнительно небольшое количество легкодоступных элементов питания и отличаются низким естественным плодородием (Тюлин , 1976; Тю-лин, Гущина, 1992). Эффективность фосфорных и калийных удобрений зависит в основном от содержания их подвижных форм в почве (Кулаковская, 1990; Соколов, 1990). С ростом окультуренности почв и их обеспеченности элементами минерального питания эффективность фосфорных и калийных удобрений снижается и при этом уменьшается их вклад в формирование урожая (Стребков, 1989; Державин, 1992). Анализ материалов показывает, что в Нечерноземье России прибавки урожая зерновых культур получены в основном за счет азотного удобрения при сравнительно небольшой эффективности фосфора и калия (Кореньков, 1973). При этом, по данным большинства исследований, фосфорные и калийные удобрения (без азота) практически не повышают содержания белка в зерне. Положительное действие фосфорных удобрений на качество зерна проявляется только в случае высокого содержания минерального азота в почве и низком - подвижных фосфатов (Панников, Минеев, 1987). Однако недостаток фосфора на ранних этапах развития зерновых не может быть компенсирован высокой его обеспечен поело в последующие фазы развития. Калий определяет углеводный и азотный обмен, благоприятствует синтезу хлорофилла и повышает устойчивость растений к неблагоприятным условиям (Ненайденко, 1984). Противоположные тенденции в действии калия на белковость зерна, отмечаемые разными авторами, зависят от условий увлажнения в период вегетации (Константинова, Серов 1981; Ковырялов, 1986). Использование калия стабилизирует режим азотного питания пивоваренного ячменя в период вегетации (Карманенко, 1967; Неттевич, 1982) и позволяет получить зерно, пригодное для производства пивного солода (Коданев, 1976; Неттевич, Лниканова, Романова, 1981; Сапасв, 1982). Внесение калийных удобрений в большинстве случаев улучшает физические свойства зерна и, особенно рельефно, эта зависимость прослеживается в неблагоприятные по увлажнению годы (Иванова, 1982; Сапаев, 1982). Повышенные дозы фосфорных удобрений на почвах со средним и повышенным его содержанием при незначительных прибавках урожая не приводят к улучшению качества пивоваренного ячменя ни по одному показателю (Коданев, 1976; 1981).
Приемы использования фосфорных и калийных удобрений в последнее время не претерпели значительных изменений. Под зерновые их вносят обычно в виде основного удобрения, а небольшую часть фосфорных удобрений - в рядки при посеве (Саранин, 1986). Различное действие минеральных удобрений на урожайность зерновых культур зависит от многих факторов: содержания питательных веществ в почве, погодных условий в период вегетации, предшественника, биологических особенностей возделываемых сортов (Павлов, 1967; Иванов, 1971; Коданев, 1976; Дорофеев и др., 1983; Лникст, 1986; Толстоусов, 1987; Лебедева, Егорова, 1991; Герасенкова, 1996). Применение минеральных удобрений повышает устойчивость зерновых культур к неблагоприятному воздействию метеорологических факторов: колебания урожайности по годам при использовании удобрений снижаются на 5 - 10%(Стребков, 1985; Каликинский, Горелько, 1985).
Известно, что на дерново - подзолистых почвах Нечерноземья России в первом минимуме находится азот, поэтому решающее значение в формировании урожая озимой ржи, яровой пшеницы и ячменя на дерново-подзолистых почвах принадлежит азотным удобрениям, хотя для большинства районированных сортов зерновых культур эффективно используемая его доза редко превышает 90кг/га д.в. (Давыдов, 1972; Кулаковская, 1975; Кулаковская и др., 1976; Василюк и др., 1976; Урбелионис , 1977; Бабанина, 1981; Державин и др., 1987; Кобылянский, 1982; Панников, 1987; Хвощева, 1981; Смирнов и др., 1983; Кукреш, 1979; Юрше-вич и др., 1979; Тищенко, 1987; Семенов, 1990; Гсрцузский, 1990), в том числе азотным подкормкам (Чекрыгин ,1974; Муратов, 1975; Самсонов и др.,1981; Со-стравчук, 1982; Авраменко, 1982; Петр и др.,1985; Саранин и др., 1986; Зиганшин и др., 1981; Денисов и др., 1965; Диичев и др., 1978; Кореньков, 1980, 1985, 1986; Состравчук, 1982; Семененко, 1986; Трепачев и др., 1980; Самсонов В.П, и др., 1981; Исмагилов, 1990). При этом эффективность азотных удобрений в значительной степени определяется климатическими условиями. В засушливые и сухие годы азотные удобрения, как правило, обеспечивают сравнительно низкие прибавки зерна, но в большей мере улучшают его качество, чем во влажные (Артю-шин и др. 1967: Толтоусов, 1974; Павлов, 1967; 1984; Минесв, Павлов, 1981; Кореньков, 1985; Воллейдти др, 1985; Ниловская, 1991; Мякинькова, 1994; Ивойлов, 1995; Кумаков, 1995; Ваулина, Волейдт, 19986).
При продвижении с севера на юг эффективность азотных удобрений снижается. Данное явление обусловлено ухудшением условий увлажнения и уменьшением дефицита почвенного азота (Аникст, 1988).
Исследованиями Кулаковской Т.Н. (1972), Романенко Г.А. и др. (1976), Кун-цевич И.А. (1979) установлено, что на дерново-подзолистых почвах в большинстве случаев величину урожая определяют азотные удобрения. Прибавка урожая составляет 60-70%, а в отдельные годы - до 80% (Кулаковская, 1978; Кунцевич и др., 1983; Смирнов и др., 1983; Кореньков и др., 1987).
Существенное влияние на эффективность вносимых удобрений и качество зерна оказывает обеспеченность почв питательными веществами и реакция почвенной среды. Исследования Авдонина Н.С. и сотр. (1972) и Небольсина А.Н. с сотр. (1997) показали, что при выращивании растений на кислой почве ухудшается питание азотом, снижается урожайность и содержание белка.
Изучение влияния различных доз и соотношений основных элементов минерального питания на урожай и качество зерновых культур показало, что наибольшая урожайность зерна отмечена при повышенных дозах и равных соотношениях NPK, а наивысшее содержание сырого белка (а также клейковины в зерне пшеницы) - при преобладании азота над фосфором или их одинаковом соотношении и значительном преобладании азота и фосфора и, особенно, азота над калием (Мосолов, 1979; Коданев, 1981; Ниловская и др., 1982; Суров и др., 1984; Гиленко, Филимонова, 1985; Завалин, 1994).
Проблеме изучения сроков и доз внесения азотных удобрений посвящено очень много работ не только отечественных, но и зарубежных ученых (Naumann, 1978; Hoffman, 1981; Niehoff, 1981). В обзорной информации по интенсификации применения удобрений в странах Европы Макаренко Л.Н. (1987) указывает, что при увеличении нормы азотных удобрений до 100 - 200 кг/га д.в. в бывшей ГДР, ФРГ, Великобритании, Даниии и Нидерландах, целесообразно внесение азота в 2-3 приема. Так, с 1979 года, в ГДР была принята обязательная для всех хозяйств система (DS) двухразовой подкормки азотом озимых культур (Касаева, 1982), Дробное внесение высоких доз азота, особенно в поздние подкормки, не только увеличивает урожайность, но и повышает содержание белка в зерне. При этом, данная зависимость установлена во всех почвенно - климатических зонах нашей страны и за рубежом (Созинов, 1975; Романенко, Сайчук, 1976; Состравчук, 1982; Авраменко, 1982; Райнер и др., 1983; Коданев, 1984; Саранин, 1986; Кореньков, 1986; Суров и др., 1988; Минеев, Павлов, 1981; Павлов, 1984; Кузьмин, Никити-шен, 1990), Азот, внесенный в поздние фазы развития растений, используется преимущественно на синтез белка, не влияя на величину урожая.
Влияние раздельного и комплексного применения средств химизации на величину урожая, его структуру и фитосанитарное состояние посевов
Комплексное применение азотных удобрений и химических средств защиты растений позволило получить в 1989 г. максимальную прибавку урожая зерна 14.7, в 1990 г. - 34.4 и в 1991 г. - 18.1 при урожайности на фоновом варианте 20.1, 33.7 и 34.9ц/га соответственно. В среднем за три года урожайность зерна в вариантах без обработки средствами защиты на фоне без внесения азотных удобрений составила 29.6, на среднем (N60) - 33.1, повышенном (N90) - 34.6, высоком (N120) - 35.2 (прибавки -3.5, 5.0 и 5.6ц/га соответственно). Прибавки урожая зерна озимой ржи от азота были наиболее высокими в 1989 г., наиболее низкими - в 1991 г. Независимо от комбинаций средств защиты растений наиболее эффективным оказалось внесение азота в дозе N90 дробно в два приема: N60 до посева + N30 весенняя подкормка. Следует отметить, что во все годы исследований, проведение второй азотной подкормки в фазу трубкования было малоэффективным (прибавка зерна составила 0.6... 1.5ц/га). Очевидно дефицит влаги в период: трубкование - колошение (конец мая - начало июня) проявившийся в 1989 и 1991 гг., является фактором, ограничивающим использование растениями азота, внесенного в этот период. К этому периоду создаются благоприятные условия и начинается интенсивное разложение запаханной массы сидеральных культур и происходит переход органического азота в минеральные формы. Это подтверждается данными 1990 г., когда в условиях нормального увлажнения также не было получено существенной прибавки урожая от внесения азота в фазу трубкования. Поэтому при возделывании озимой ржи по сидеральным парам в почвенно-климатических условиях Северо - Востока Нечерноземья России целесообразно, ориентироваться на двухразовое применение азотных удобрений - под предпосевную культивацию и весной в подкормку. Применение фундозола увеличивало урожайность зерна по сравнению с контрольными вариантами по азоту, однако, его эффективность с усилением уровня азотного питания снижалась (табл. 2 - 3),
Наибольшие прибавки зерна от использования фундозола получены в вари анте без внесения азотных удобрений: в 1989 г. - 5.3, в 1990 - 6.1, в 1991 - 4,1 ц/га. Обработка посевов короткостебельного сорта озимой ржи кампозаном в засушливый год (1989 г.) малоэффективна (прибавки зерна составили 0.9 - 1.7ц/га); в нормальный по увлажнению год (1990 г.), прибавки зерна от применения кампозана возрастали с усилением уровня азотного питания. В 1991 г. применение кампозана привело к существенному снижению урожая, однако, отрицательное действие кампозана на урожайность зерна озимой ржи в 1991 г. ослаблялось с усилением уровня азотного питания. Таким образом, применение кампозана при возделывании короткостебельного сорта озимой ржи по сидеральным парам практически значимо и экономически эффективно только при определенных условиях: внесении доз азотных удобрений в дозе N90 и выше в нормальные по увлажнению годы и в годы с избыточным увлажнением.
Из одиночных комбинаций средств защиты растений применение тилта было наиболее эффективным. Прибавка зерна от использования тилта в варианте без внесения азотных удобрений составила 5.3, N60 - 7.5, N90 - 8.8, N120 - 8,1 ц/га. Снижение урожайности и прибавки урожая при применении тилта на фоне N120 объясняется сильным полеганием посевов на этом уровне азотного питания.
Из двойных комбинаций средств защиты растений на всех уровнях азотного питания наименее эффективным оказалась комбинация Ф + К (прибавка зерна 1.2 - 3.9ц/га), а наиболее эффективным -Ф + Т, где во все годы исследований были получены наиболее высокие и стабильные прибавки урожая (8.8 - 9.7[(/га). Однако в условиях нормального увлажнения (1990 г.) наиболее эффективным из двойных комбинаций средств защиты оказалось сочетание К + Т, где прибавка зерна на фоне N60 составила 12.7, N90 - 17.8, N120 - 19.2ц/га. Это сочетание средств защиты растений в 1990 г. на повышенном и высоком уровнях азотного питания почти не уступало по урожайности тройному сочетанию пестицидов (Ф + К + Т). За счет комплексного применения азотных удобрений и использования тройного сочетания средств защиты растений (Ф, К и Т) происходил дальнейший рост урожайности. Тройное сочетание средств защиты при применении максимальной дозы азотных удобрений способствовало получению максимального урожая зерна в 1989 и 1990гг. (34.8 и 58.1 ц/га). По сравнению с контрольными вариантами по азоту урожай возрастал в 1989 г. на 5.4 - 8.5, а в 1990 г. на 10.2 - 20.5ц/га. В 1991 г. максимальная урожайность зерна (53.0ц/га) была получена при использовании фундозола и тилта на фоне N120.
Расчеты показали, что за счет совместного применения азотных удобрений и комплекса химических средств защиты растений формируется до 37%, а в благоприятные годы - до 45% урожая зерна озимой ржи. Такая высокая эффективность комплексного применения средств химизации может быть обусловлена не только непосредственным действием азотных удобрений, фунгицидов и ретарданта, по и их взаимодействием, при котором отмечается положительное влияние компонентов комплекса на действие каждого из них. Так, например, обработка посевов озимой ржи кампозаном в 1990 г. способствовала повышению урожайности на фоне N90 на 4.5ц/га, на фоне N120 - 5.8ц/га, а применение тилта увеличивало урожайность на этих фонах азота на 10.4 и 9.1 ц/га. Совместное применение кампозана и тилта позволило получить прибавки урожая зерна 17.8 и 19.2ц/га.
Влияние уровня минерального питания на урожайность, структуру урожая и пивоваренные качества зерна изучаемых сортов ячменя
В годы проведения исследований складывающиеся погодные условия оказали существенное влияние на зерновую продуктивность изучаемых сортов пивоваренного ячменя (табл. 33).
При благоприятных гидротермических условиях 1997 г. в среднем по опыту была получена максимальная урожайность ячменя за все годы проведения исследований - 36.9 ц/га. Ввиду неблагоприятных погодных условий, сложившихся в 1998 и 1999 г.г. была получена более низкая урожайность (28.8 и 26.6 ц/га соответственно). Урожайность зерна изучаемых сортов ячменя (в среднем по опыту) за три года проведения исследований существенно не различалась и находилась в пределах 29.5...31.6 ц/га при урожае на фоновом варианте 15.3... 17.9 ц/га. средняя за 1998 ... 1999 гг. (то же и в других таблицах данной главы) Внесение N30 увеличивало урожайность зерна изучаемых сортов по сравнению с фоном на 9.7, N60 - на 15.9 ц/га. Применение N30 в соотношении с калием 1:1, 1:2 и 1:3 повышало урожай на 1.7, 3.0 и 3.9, N60 - на 2.1, 2.4 и 3.2 ц/га соответственно. Таким образом, преобладание калия над азотом в составе вносимых удобрений позволяет дополнительно получать 1.7 - 3.9 ц/га зерна ячменя.
Статистическая обработка экспериментальных данных показала, что урожайность зерна в большей степени определялась (44.9%) уровнем минерального питания. Доля влияния погодных условий (фактор - год) составила довольно значительную величину 38.1, а сорта - менее 1.0% (табл. 34).
Низкий вклад фактора "сорт" в формировании урожая зерна позволяет сделать заключение о том, что изучаемые сорта ячменя одинаково реагируют на изменение (улучшение или ухудшение) погодных условий, складывающихся в период вегетации, хотя и существенно различаются по месту выведения и морфологическим признакам.
Возрастающие дозы азотных удобрений увеличивали общее количество растений изучаемых сортов ячменя на единице (1м2) площади (за счет большего их количества, сохранившихся к моменту уборки), густоту продуктивного стеблестоя, величину коэффициента продуктивной кустистости, массу зерна с одного колоса и высоту растений (табл. 35 - 36; прилож. 54 - 56). С увеличением доз калия в составе вносимых удобрений наблюдалась устойчивая тенденция к возрастанию указанных выше элементов структуры урожая (исключение составляет высота растений). В меньшей степени под действием азотных и соотношения азота и калия в составе вносимых удобрений изменялось количество зерен в колосе.
Общее количество растений, сохранившихся к периоду полной спелости, и густота продуктивного стеблестоя в большей степени изменялось под действием складывающихся погодных условий (прилож. 54). Наибольшее количество растений на единице площади и густота продуктивного стеблестоя у всех изучаемых сортов ячменя отмечены в благоприятные по погодным условиям годы: 1997 и 1999 гг., наименьшее - в неблагоприятном 1998 г. Однако, количество растений, сохранившихся к периоду полной спелости, изменялось в большем интервале, чем густота продуктивного стеблестоя. Так, общее количество растений по годам исследований составило: 325 в 1997, 225 в 1998 и 375шт/м2 в 1999г.; количество продуктивных стеблей - 447, 396 и 423щт/м соответственно. Необходимо отметить большую выживаемость растений сорта Джин в период вегетации (в два года из трех лет). Наименьшей выживаемостью растений к периоду полной спелости характеризуется сорт Абава. Биос 1 по сохранности растений занимает промежуточное положение среди изучаемых сортов.
Влияние азотных удобрений и биопрепаратов на формирование продуктивности одновидовых и смешанных посевов яровой пшеницы и гороха
В новых экономических условиях в России формируется собственный продовольственный рынок. При этом в силу известных политических событий начал остро проявляться дефицит зерна ценных и сильных сортов пшеницы, имеющих большое значение в хлебопекарной промышленности. Источником такого зерна в Нечерноземье может стать яровая пшеница, т. к. в последнее время селекционерами созданы сорта, характеризующиеся не только высоким потенциалом урожайности, но и способные в определённых условиях формировать зерно, соответствующее требованиям хлебопекарной промышленности. Основная задача в решении проблемы продовольственного зерна - разработка агротехнических нриёмов, регулирующих продуктивность и качество зерна в конкретных почвенно -климатических условиях (Гридасов, 1995; Артюшина, 1996; Козлова, Дудим, 1994; Макаров и др., 1998). Однако среди ученых и работников сельского хозяйства сложилось мнение, что в Нечерноземье России невозможно получать высококачественное зерно пшеницы, пригодное для хлебопечения. Сказывается недостаток тепла, избыточное увлажнение в период налива зерна, низкое почвенное плодородие широко распространенных здесь дерново - подзолистых почв (Тори-ков, 1991). Немногочисленные данные ряда авторов, проводивших исследования с пшеницей на дерново - подзолистых почвах Нечерноземья России в 70 - е (Мас-лова, 1969; Мельникова, 1970) и в последнее время, дают основания полагать, что при использовании определённых технологий и районированных сортов в данных почвенно - климатических условиях возможно получение зерна, пригодного для самостоятельного хлебопечения. При этом, зерно яровой пшеницы, соответствующее требованиям стандарта и пригодное для выпечки хлеба, может быть получено только при системном подходе, включающем правильный выбор сорта, применения агротехнических и агрохимических мероприятий с учётом экологических условий зоны возделывания (Макаров и др, 1988; Дерюгин и др., 1989; Долгодворов, Султанова, 1989; Султанова, 1989; Макаров, Красикова, 1992; Масловский, 1992; Ториков, Парачев, 1993; Носачев, 1994; Беркутова, Погорелова, 1994; Гридасов, 1995; Ториков и др, 1995; Шамсутдинова, Шайхутдинов, 1996; Макаров и др., 1998; Вербицкий и др., 1998; Ваулина, Воллейдт, 1998; Неттевич, 1997). Известно, что одними из основных критериев, определяющих пригодность зерна пшеницы к самостоятельному хлебопечению, является содержание сырого белка и клейковины, которые, в свою очередь, определяются уровнем внесения азотных удобрений (Павлов, 1984). Однако существуют несколько путей повышения обеспеченности растений азотом. Первый: совместное выращивание зерновых и зернобобовых культур в составе смеси, т.к. при выращивании их в смешанных посевах наблюдается существенное увеличение содержания сырого белка в зерне злакового компонента (Бенц, Мартовицкая, 1978; Бородкин, 1982; Чухнин, Надежина, 1984; Калинина, 1985; Калинина и др. 1995; Вавилова, 1993; Трепамев, 1999). Второй: за счет использования соответствующих азотфиксирующих препаратов: на зерновых культурах - ассоциативных диазотрофов (Умаров, 1986), на зернобобовых - симбиотических азотфиксаторов (Трепачев, 1999). Третий путь: инокуляция семян соответствующими азотфиксирующими препаратами при выращивании злаковой и бобовой культур в смешанном посеве, в частности, яровой пшеницы и гороха, для получения зерна пшеницы, пригодного для самостоятельного хлебопечения.
Среди возделываемых в Нечерноземье России зернобобовых культур наибольший удельный вес занимает горох. Ценность этой культуры определяется высоким содержанием хорошо усвояемого белка в зерне и зелёной массе. По данным ВИР содержание белка в семенах различных районированных сортов в среднем составляет 24,3 % и колеблется в зависимости от сорта и условий возделывания от 18,6 % до 35,7 % (Родин, 1981). По данным Н.А. Соболева (1983) семена гороха могут накапливать до 40 % белка. В почвенно - климатических условиях Фалён-ской селекционной станции содержание белка в семенах гороха составляло 15.0 ... 29.9, в зелёной массе 8.6 ... 24.6% (Калинина, 1985; Калинина и др, 1995).
Поскольку растения в процессе вегетации взаимодействуют с различными почвенными микроорганизмами повышение их продуктивности возможно при внесении в почву микроорганизмов определенного вида. Многочисленные исследования по интродукции в почву различных микроорганизмов позволили отобрать бактериальные штаммы, положительно влияющие на растения. Наиболее успешными оказались опыты по использованию ризобий, повышающих активность азотфиксации у бобовых культур. Установлено положительное действие на рост и продуктивность растений для многих других штаммов бактерий, относящихся к разным систематическим группам, причем механизм этого действия не всегда известен (Van Veen et. al., 1997; Bashan, Holguin, 1998). Внесение бактерий в почву - один из агроприемов оптимизации условий жизни растений. Инокуляция бобовых клубеньковыми бактериями и внесение под них азотных удобрений в определенной мере взаимозаменяемы. Для выбора приема оптимизации условии жизни растений в каждом конкретном случае необходима их сравнительная оценка. При этом необходимо учитывать, что бактериальные препараты предпочтительны с точки зрения исключения неблагоприятных экологических последствий (Кожемяков, Тихонович 1998; Кожемяков, Доросинский, 1990).
Известно, что азотфиксирующис микроорганизмы способны вступать в ассоциации с небобовыми растениями. Для зоны умеренного климата у злаковых культур суммарная продуктивность азотфиксации варьирует до 50...85 кг N2/ra за вегетационный период (Умаров, 1986), У широко распространенных в Нечерно-земьи дерново-подзолистых почв этот показатель равен соответственно 10... 13 кг Nz/ra год (Мишустин и др., 1978). В отличие от эффективности азотных удобрений, по мере продвижения с севера на юг, с усложнением и совершенствованием сообществ диазотрофов нарастает и их способность к азотфиксации (Клевенская, 1976). Значение такого фактора как влажность для азотфиксации изучено многими авторами, однако реакция на увлажнение, как и на повышение температуры, существенно различается в зависимости от типа почв (Клевенская, 1976, Умаров, 1986,Трепачев, 1999).
