Содержание к диссертации
Введение
1. Содержание мезоэлементов в объектах окружающей среды и их значение в жизни растений 14
1.1. Содержание мезоэлементов в почвах и растениях 14
1.1.1. Железо 14
1.1.2. Кальций 23
1.1.3. Магний 31
1.1.4. Сера 41
1.2. Значение мезоэлементов в жизнедеятельности растений 47
1.2.1. Железо 47
1.2.2. Кальций 56
1.2.3. Магний 65
1.2.4. Сера 76
1.3. Эффективность применения мезоудобрений в рисоводстве 80
1.3.1. Железные удобрения 80
1.3.2. Кальциевые удобрения 96
1* 1.3.3. Магниевые удобрения 103
1.3,4. Серные удобрения 109
2. Условия, объекты и методы исследований 119
2.1. Географическое положение 119
2.2. Климатические условия 120
2.3. Почвенные условия 122
2.4. Объекты исследований 128
2.5. Методика проведения исследований 131
3. Пищевой режим почвы при внесении удобрений . 136
3.1. Железные удобрения 137
3.2. Кальциевые удобрения 148
3.3. Магниевые удобрения 150
3.4. Серные удобрений : 153
4. Минеральное питание растений риса при различной обеспеченности мезоэлементами 160
4.1. Железо 160
4.2. Кальций 166
4.3. Магний 177
5. Рост и развитие растений риса при их различной обеспеченности мезоэлементами 191
5.1. Железо 191
5.1.1. Рост и развитие надземных органов растений риса 191
5.1.2. Рост и развитие корневой системы растений риса 193
5.2. Кальций 197
5.2.1. Прорастание и полевая всхожесть семян риса 197
5.2.2. Рост и развитие надземных органов растений риса 209
5.2.3. Рост и развитие корневой системы растений риса 211
5.3. Магний 215
5.3.1. Продолжительность периода вегетации растений риса . 215
5.3.2, Рост и развитие растений риса 216
5.4. Сера 219
5.4.1. Рост и развитие корневой системы растений риса 219
5.4.2. Рост и развитие надземных органов растений риса 222
6. Фотосинтетическая деятельность растений риса в зависимости от обеспеченности мезоэлементами 225
6.1. Фотосинтетическая деятельность растений риса при различной обеспеченности железом 227
6.1.1. Площадь листьев 227
6.1.2. Обеспеченность листьев фотосинтетическими 1 пигментами 230
6.1.3. Интенсивность фотосинтеза 238
6.1.4. Чистая продуктивность фотосинтеза 241
6.2. Продуктивность фотосинтеза растений риса при применении кальциевых удобрений 244
6.2.1. Ассимиляционная поверхность листьев риса 244
6.2.2. Чистая продуктивность фотосинтеза растений риса 248
6.3. Фотосинтетическая деятельность растений риса в зависимости от обеспеченности магнием 249
6.3.1. Площадь листьев и фотосинтетический потенциал 249
6.3.2. Обеспеченность фотосинтетического аппарата растений риса пластидными пигментами 252
6.3.3. Интенсивность и чистая продуктивность фотосинтеза.. 255
6.4. Фотосинтетическая деятельность растений риса в зависимости от их обеспеченности серой 257
6.4.1. Площадь листовой поверхности 257
6.4.2. Фотосинтетический потенциал „. 258
6.4.3. Чистая продуктивность фотосинтеза 260
6.4.4. Обеспеченность листьев пластидными пигментами 261
6.4.5. Интенсивность фотосинтеза 265
7. Урожайность и качество зерна риса при внесении удобрений 266
7.1. Железные удобрения 266
7.1.1. Способы внесения железных удобрений под рис 267
7.1.1.1. Внесение в почву 267
7.1.1.2. Некорневая подкормка растений 272
7.1.1.3. Обработка семян 275
7.1.1.4. Сравнительная эффективность различных способов применения железных удобрений под рис 279
7.1.2. Эффективность применения различных форм железных {ф удобрений под рис 286
7.1.3. Посевные качества семян риса при внесении железных удобрений 287
7.2. Кальциевые удобрения 293
7.2Л. Урожайность зерна риса при предпосевной обработке семян кальцием 293
7.2.2. Качество зерна риса при предпосевной обработке семян риса кальцием 300
7.3. Магниевые удобрения 304
7.3.1. Урожайность и качество зерна риса при различных способах внесения магниевых удобрений 304
7.3.1.1. Обработка семян 305
7.3Л.2. Внесение в почву 311
7.3.1.3. Некорневая подкормка растений 317
7.3.2. Реакция сортов риса на магниевые удобрения 324
7.3.3. Посевные качества семян риса при внесении магниевых удобрений 329
7.4. Серные удобрения 338
7.4.1. Урожайность и качество зерна риса при внесении серных удобрений 338
7.4.2. Урожайность и посевные качества семян риса при внесении серных удобрений 344
8. Экономическая эффективность применения удобрений под рис 349
8.1. Железные удобрения 350
8.2. Кальциевые удобрения 352
8.3. Магниевые удобрения 354
8.4. Серные удобрения 356
Выводы 358
Предложения производству 368
Литература
- Значение мезоэлементов в жизнедеятельности растений
- Климатические условия
- Кальциевые удобрения
- Рост и развитие корневой системы растений риса
Введение к работе
Население Земли ежедневно потребляет около 9 млрд. т. продуктов питания, причем 90 % заключенной в них энергии обеспечивается растениеводческой продукцией. Зерновые культуры составляют примерно 60 % в мировом производстве продуктов питания, из которых более 40 % приходится
v* на рис и пшеницу. При этом рис характеризуется самым высоким энергети-
ческим коэффициентом — 21. Им питается практически половина человечества и обеспечивается более 30 % необходимых калорий. В настоящее время посевы риса размещены в 112 странах на площади около 150 млн. га, годовое производство зерна в мире превышает 500 млн. т. По урожайности рис зани-
Л мает первое место в мире среди зерновых культур, а по посевным площадям
и валовому сбору зерна — второе.
Возделывание риса связано со значительными затратами труда и средств. В этой отрасли занято более 50 % трудовых ресурсов аграрного сектора планеты. Потребность населения в рисовой крупе ежегодно возрастает и, по прогнозу ФАО, к 2020 г. она составит 781 млн. т., превысив примерно на 3 % спрос на пшеницу. Ожидаемое к 2020 г. производство риса -750 млн. т- не сможет полностью удовлетворить спрос на него.
Ведущая роль риса в мировом земледелии определяется высокой урожайностью и многогранностью использования в пищевой промышленности, животноводстве, медицине и других отраслях народного хозяйства. Среди зерновых культур, обеспечивающих в нашей стране наиболее устойчивые и высокие урожаи на орошаемых землях, первое место занимает рис. Потребность в рисе, как ценной диетической культуре, постоянно возрастает. Рисовая крупа по калорийности, легкости усвоения и диетическим свойствам занимает одно из первых мест среди всех видов круп. По калорийности она
т лишь немного уступает пшенице. Побочные продукты, образующиеся при
получении рисовой крупы, используются как непосредственно, так и для дальнейшей переработки. Огруби, содержащие значительное количество
белка, жира, фосфорных соединений и витаминов группы В, являются ценным кормом, лузга используется как топливо и подстилка для животных, сечка и лом - при производстве крахмала, спирта, в парфюмерной промышленности для изготовления рисовой пудры. Рисовая солома не уступает по питательности сену многих кормовых злаков, кроме того, она служит сырьем для получения высших сортов бумаги, строительного картона, веревок, канатов, мешков и различных предметов домашнего обихода, из нее можно выделять химически чистый кремний, необходимый для электронной промышленности.
Велико мелиоративное значение рисового растения. Рис позволяет с высоким экономическим эффектом осваивать ранее малопродуктивные засоленные и плавневые земли, которые после рассоления в результате возделывания риса в севообороте становятся пригодными для выращивания и других культур. Рису отводится значительное место и в продовольственном балансе Российской Федерации. В завершающем году второго тысячелетия в Российской Федерации он возделывался на площади 175,0 тыс. га, а средняя урожайность составляла 33,4 ц/га, обеспечивая производство всего лишь 1,6 кг рисовой крупы на каждого россиянина, при норме потребления 4,5 кг.
Основным рисопроизводяшим регионом в Российской Федерации является Краснодарский край. Возделывание риса на Кубани имеет большие традиции. Рис издавна был знаком предкам адыгов. В XIII-XIV вв. его возделывали в низовьях Терека. При Петре I в начале XVIII в. возвратившиеся из Персии казаки пытались разводить рис в плавнях Кубани, причем площадь посевов достигала в некоторые годы 120 десятин. В разгар Кавказской войны местными властями была сделана попытка принудительного внедрения на Кубани культуры риса. Инициатор этого новшества флотский капитан М.И. Савиничев 16.12.1857 г. писал начальнику штаба Черноморского казачьего войска: "...Поскольку климат и почвы Терека и Кубани схожи, я взял несколько семян риса для пробного посева в Черномории. Если возможно
будет производство этого продукта в Черномории, то рукою Вашего превосходительства будет даровано краю золотое руно". Еще одна попытка возделывания риса на Кубани бьша предпринята в 1909-1910 гг., когда в плавнях Кубани близ Темрюка был получен урожай риса 40 пудов с четверти десятины (т. е. 24 ц/га), что подтверждало возможность возделывания риса в этой местности. "Возделывание риса вполне обеспечено в Кубанской области, и урожайность здесь может достигать самых солидных размеров, - писала газета "Кубанские областные ведомости" (1909). - Поэтому есть шансы на то, что в богатом водою Таманском отделе мы имеем в будущем крупный центр рисовой культуры". Однако начало планомерного развития рисосеяния на Кубани относится к 1922 г., когда было организовано первое в Кубано-Черноморском крае Петровское мелиоративное товарищество, объединявшее 1500 чел. на площади 53 тыс. десятин. Впоследствии в крае из года в год неуклонно расширялись посевы риса. Если в 1930 г. площадь единственного тогда на Кубани рисового участка составляла всего 0,05 тыс. га, то в 1940 г. площадь рисовых систем достигла 12, в 1960 г. - 39, в 1972 г. - 100, а в 1980 г. - около 220 тыс. га. В 70-80-х гг. прошлого века на Кубани был создан крупнейший в России рисоводческий комплекс. При.его проектировании и строительстве использовались лучшие достижения мировой и отечественной мелиоративной науки и практики. Делалось это исключительно с целью обеспечения страны рисом собственного производства. Под рисовые оросительные системы отводились земли, непригодные для богарного земледелия: засоленные, подтопляемые, заболоченные (Шеуджен А.Х., Харитонов Е.М., Бондарева Т.Н., 2001).
Успехи отечественного рисоводства базировались не только на прочной экономической основе, но и на мощном научном потенциале. Разработанные в России технологии выращивания риса без применения гербицидов и сегодня позволяют получать экологически чистую продукцию, спрос на которую устойчиво высок на мировом рынке.
* Несмотря на то, что рис - энергоемкая культура, до начала 90-х годов
XX в. рисоводство было одной из наиболее высокодоходных и эффективных
отраслей сельского хозяйства. Себестоимость 1 ц зерна, как правило, не пре
вышала 40-60 % от уровня реализационных цен, что обеспечивало высокий
уровень рентабельности производства. Размер прибыли, полученной с одного
* гектара посева риса, как минимум в 1,5-2 раза превышал аналогичный показа
тель по другим культурам.
Продолжительный финансово-экономический кризис, который начался в
сельском хозяйстве России в начале 90-х гг. прошлого века, стал причиной
снижения производства риса как в целом по стране, так и в Краснодарском
,4 крае. В 1997-1998 гг. рисовый комплекс Кубани подошел к критической черте.
В 1997 г. валовой сбор риса-сырца составил всего 236 тыс. т., при урожайности 23,5 ц/га, а в 1998 г. посевные площади сократились до 92 тыс. га. Усилиями ученых ВНИИ риса и специалистов-рисоводов с 1999 г. площади под рисом стали расширяться. В 2002 г. они уже составляли 102,5 тыс. га (Харитонов Е.М., 2002). Однако получаемые урожаи - 40,0-45,0 ц/га по Краснодарскому краю и 30,0-35,0 ц/га в целом по стране - далеки от потенциальных возможностей районированных интенсивных сортов, которые при соблюдении соответствующей технологии могут дать более высокие урожаи. Правомерность такого предположения подтверждается сложившимся довольно стабильным уровнем урожайности риса в РГПЗ "Красноармейском" (табл. 1).
Это существенно выше среднего показателя по стране, однако значительно ниже потенциальных возможностей районированных сортов, которые при соответствующей технологии могут формировать 100,0 ц/га зерна риса.
Увеличение производства риса в нашей стране возможно в условиях высокопродуктивного земледелия при реализации потенциальных возможностей районированных сортов, заложенных в их генотипе. Это требует созда-ш
ния условий с оптимальным сочетанием всех факторов роста и развития для рисового растения. Важнейшим из них является оптимизация условий пита-
ния растений. Его выполнение возможно при использовании агрохимических средств, которые обеспечивают растения всеми видами биогенных элементов, улучшают физические и химические свойства почвы, повышают ее биологическую активность, ингибируют или предотвращают поступление в растения тяжелых металлов и радионуклидов, повышают стойкость культур к различным заболеваниям и т.д. Следовательно, независимо от направления современного земледелия, в обозримом будущем никакой альтернативы удобрениям нет.
Таблица 1 - Площади посева и урожайность зерна риса в
РГПЗ "Красноармейский"
В современном учении о минеральном питании к необходимым для рас
тений питательным элементам относят азот, фосфор, калий, серу, кальций,
ф магний, железо, молибден, медь, марганец, цинк, бор и кобальт.
Растения риса не являются исключением и требуют для своей жизнедея
тельности все выше названные элементы минерального питания. Однако су
ществующие к настоящему времени системы удобрения этой культуры пре
дусматривают обеспечение растений, как правило, наиболее дефицитными
элементами — азотом, фосфором и калием, реже микроэлементами — бором,
* кобальтом, марганцем, медью, молибденом и цинком, что привело к тому,
что мезоэлементы - железо, кальций, магний и сера, оказались элементами,
сдерживающими рост урожаев и качество продукции. Это стало очевидным в хозяйствах с высокой культурой земледелия, каковым является РГПЗ "Красноармейский".
Все возрастающий дефицит мезоэлементов на рисовых полях обусловлен, прежде всего, их выносом урожаями риса и отчуждением из рисового поля со сбросными и фильтрационными водами. Положение усугубляется и все возрастающим применением под рис высококонцентрированных удобрений, не содержащих их в виде сопутствующих элементов. Потребность риса в железе, кальции, магнии и сере особенно резко возросла за последние годы в связи с созданием селекционерами и районированием в Краснодарском крае высокоурожайных интенсивных сортов, требующих для своего развития повышенного обеспечения всеми необходимыми элементами, в том числе железом, кальцием, магнием и серой. Однако по сегодняшний день нет теоретического обоснования воздействия мезоэлементов на жизнедеятельность растений риса и формирование урожая с учетом агрохимических свойств почв и характера использования макро- и микроудобрений. Для решения этой проблемы необходимы исследования, направленные на выявление роли мезоэлементов в формировании урожаев, а также разработка приемов рационального их использования.
В связи с этим исследования, проведенные для выявления оптимальных параметров применения железных, кальциевых, магниевых и серных удобрений на посевах риса, их влияния на урожайность и качество зерна, весьма актуальны в данный момент и на дальнейшую перспективу и имеют существенное значение для повышения эффективности рисоводства на Кубани.
Цель и задачи исследований. Основной целью многолетних комплексных исследований, проведенных в системе удобрение-почва-растения, является подготовка теоретического обоснования целесообразности применения железных, кальциевых, магниевых и серных удобрений на посевах риса для повышения их продуктивности и качества зерна в условиях Краснодарского края.
Для достижения поставленной цели планировалось решить следующие задачи:
установить изменение пищевого режима почвы под посевами риса при внесении железных, кальциевых, магниевых и серных удобрений;
определить потребление растениями азота, фосфора, калия и мезоэле-ментов при их различной обеспеченности последними;
показать изменение фотосинтетической деятельности растений риса под влиянием железа, кальция, магния и серы;
вскрыть влияние мезоэлементов на рост и развитие растений риса;
установить оптимальные сроки, нормы и способы внесения железных, кальциевых, магниевых и серных удобрений для повышения продуктивности посевов риса и улучшения качества зерна;
выявить влияние указанных мезоэлементов на урожайность и посевные качества семян;
выбрать экономически целесообразные способы внесения железных, кальциевых, магниевых и серных удобрений.
Научная новизна исследований состоит в том, что впервые теоретически обоснована и расчетами доказана экономическая целесообразность применения железных, кальциевых, магниевых и серных удобрений под рис в условиях Кубани. Получены данные по динамике содержания в почвах рисовых полей доступных растениям форм железа, кальция, магния и серы. Впервые исследовано воздействие железных, кальциевых, магниевых и серных удобрений на пищевой режим почвы и потребление растениями риса элементов минерального питания. Изучено влияние мезоэлементов на рост, развитие и фотосинтетическую деятельность растений риса. Установлено влияние железных, кальциевых, магниевых и серных удобрений на урожай и качество зерна риса.
Практическая ценность работы. Установлена необходимость мезоэлементов для реализации потенциальной продуктивности растений риса. Дока-
зана целесообразность включения их в систему удобрения этой культуры. Разработана технология применения железных, кальциевых магниевых и серных удобрений под рис, обеспечивающая повышение урожайности и рентабельности данной отрасли растениеводства.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в РГПЗ "Краснодарское" и.ЭСХ "Красное" Красноармейского района Краснодарского края. По результатам исследований изданы "Рекомендации по применению мезоэлементов в рисоводстве". Научные разработки включены в региональные рекомендации по применению удобрений и вошли в методические пособия по агрохимии. Материалы исследований обобщены в монографии "Мезоэлементы в питании и продуктивности риса".
Апробация работы. Материалы исследований доложены на региональных конференциях "Научно-технический прогресс в сельском хозяйстве и медицине" (Краснодар, 1996) и "Приемы повышения урожайности риса" (Краснодар, 2000), Всероссийских конференциях, посвященных 100-летию со дня рождения С.Ф. Неговелова (Краснодар, 2003) и 100-летию со дня рождения А.П. Джулая (Краснодар, 2004), "Агроэкология Северо-Западного Кавказа: проблемы и перспективы" (Белореченск, 2004), "Совершенствование системы земледелия в различных агроландшафтах Краснодарского края" (2004), Международных научных конференциях "Обеспечение высокой экономической эффективности и экологической безопасности приемов использования удобрений и других средств химизации в агротехнологиях" (Москва, 2003) и "Агропромышленный комплекс России - сегодня" (Майкоп, 2001).
Значение мезоэлементов в жизнедеятельности растений
Железо является необходимым и незаменимым элементом в питании растений. Еще в 1844 г. Е. Gris установил, что недостаток железа в питательной среде приводит к хлорозу листьев, т.е. к их пожелтению и обесцвечиванию. Это побудило физиологов и биохимиков обратить пристальное внимание на железо, как на один из необходимых элементов для жизнедеятельности растительного организма.
Участие железа в процессах обмена веществ в растительном организме чрезвычайно обширно и отражается на активности и характере метаболизма потребляемых растением элементов питания. Железо входит в состав фео фитина, цитохромов - переносчиков электронов, участвующих в процессе дыхания, а также окислительных ферментов цитохромоксидазы, пероксидазы и каталазы. Во всех этих ферментах данный элемент присутствует в простети-ческой группе в виде гема, в котором центральный атом железа связан с четырьмя пиррольными кольцами, соединенными в большую циклическую структуру. В таких ферментах железо функционирует благодаря своей спо-собности обратимо окисляться и восстанавливаться (Fe +6 Fe ). Аналогичным образом может действовать и негеминовое железо, входящее в состав ферредоксинов. В отличие от цитохромов, ферредоксин содержит железо, лабильно связанное с серой по типу сульфида. Являясь конституционной функциональной составляющей активных центров ферментов и целых ферментативных систем, причастных к фотосинтезу и дыханию, железо выступает как мощный катализатор этих важнейших процессов обмена веществ растительного организма. Так, железопорфириновые соединения выступают в качестве промежуточных переносчиков электронов в цепи дыхания, цито-хромоксидаза во многих случаях может быть конечной оксидазой. Циго-хромная система в целом - это основной путь переноса электронов от дыха тельных субстратов к кислороду; известна также ее ведущая роль в энергетическом обмене организмов. Вместе с тем, компонентами дыхательной цепи являются ферменты, содержащие железо в негеминовой форме, такие как сукцинатдегидрогеназа, НАД-Н цитохром-с-редуктаза, в ряде случаев ксан-тиноксидаза (Шеуджен А.Х., 2003).
Цепь окислительно-восстановительных реакций в фотосинтезе по аналогии с редокссистемами в цепи дыхания включает каталитически активные соединения цитохромной группы железа - цитохром f и цихохром Ьб. Темно-вые реакции фотосинтеза, наряду с ферментами порфириновой природы, активируются энзимами с железом в негеминовой форме. В электронтранс-портной цепи фотосинтеза, кроме того, функционирует железосодержащий белок, ферредоксин. Он служит акцептором электронов, реализуемых в первичном фотохимическом акте, в световой реакции I и переносит их на нико-тинамидадениндинуклеотидфосфат (Бойченко Е.А., 1966; Бойченко Е.А., Захарова Н.И., 1959; Незговорова Л.А., 1960; Любимов В.И., 1964; Муту-скин А.А., Пшенова К.В., Колесников П.А., 1968; Чернавина И.А., 1972).
Железо может непосредственно участвовать в образовании компонентов хлорофилл-белкового комплекса как катализатор синтеза порфириновой части пигмента. В отсутствие железа тормозится образование порфобилиногена из 5-аминолевулиновой кислоты, а также протопорфириногена из копропор-фириногена III. Эти вещества являются промежуточными продуктами в синтезе хлорофилла и гемов. Отдельные звенья процесса восстановления нитратов до аммиака и дальнейшее превращение его через аминокислоты в белок также требуют присутствия деятельных катализаторов с железом в активных центрах. Тем самым определяется участие его в синтезе второго компонента хлорофиллового комплекса его белковой части. Однако высокое общее содержание железа в тканях не всегда обеспечивает нормальный ход биосинтеза хлорофилла, так как определяющую роль играет форма его нахождения в клетках. Как известно, для листьев растений, где процесс распада пигмента преобладает над его синтезом, характерен низкий уровень содержания соединений железа как с относительно прочной формой связи, так и слабо удерживающих металл. Одновременно растет доля железа в составе труднорастворимых соединений — фосфатах, гидроокисиях. Напротив, в оптимальных и относительно благоприятных для образования хлорофилла условиях найдено более высокое содержание железа в "геминовой" и "негеминовой" фракциях (Чернавина И.А., 1972). Зависимость образования хлорофилла от катализирующей роли железа отмечена рядом исследований (Рубин Б.А., Чернавина И.А., 1959; Чернавина И.А., 1970). Его недостаток уменьшает содержание хлорофилла (Школьник М.Я., 1950; 1974), изменяет направление реакции Хилла (Власюк П.А., 1968).
Влияние железа на скорость синтетических процессов может быть косвенным, благодаря его нахождению в составе энзиматических систем фотосинтеза и дыхания - поставщиков энергии и пластического материала для биосинтезов. Так, с наличием железа в активном центре многих ферментов связана скорость аэробной и анаэробной фаз дыхания, доля участия гексозо-монофосфатного пути в окислении глюкозы и образование промежуточных продуктов белкового и жирового обмена (Шеуджен А.Х., 2003).
Климатические условия
Климатические условия Западного Предкавказья в значительной степени обусловливаются незащищенностью его степной территории от сухих ветров со стороны среднеазиатских пустынь, а также омывающим теплым и глубоким Черным морем, являющимся источником влаги. Не менее важную роль в формировании климата играет Главный Кавказский хребет. Он препятствует проникновению на юг холодных воздушных масс с севера, вызывает выпадение осадков при вхождении на территорию Северного Кавказа влажных масс воздуха. Участие Азовского моря в формировании климата региона незначительное, и распространяется лишь на прилегающие непосредственно к нему территории.
Благодаря своему южному положению территория Краснодарского края получает много тепла. Продолжительность солнечного сияния составляет 2200-2400 часов, количество суммарной солнечной радиации равно 115— 120 ккал/м .
Известно, что рис из всех злаковых культур наиболее требователен к температурным условиям (Галкин Г.А., 1985; Галкин Г.А., Зайцев Ю.В., 1982; Зайцев Ю.В., Галкин Г.А., 1985; Пестерева Н.М., Галкин Г.А., Костенко З.А., 1988). Лучшие условия для прорастания его семян складываются при температуре почвы около 15 С. В осенний период снижение температуры ниже этой величины приводит к ухудшению качества зерна, затягиванию периода созревания, что проявляется в повышении щуплости зерна и недоборе урожая. Поэтому при оценке агроклиматических условий в зоне рисосеяния одним из важных показателей являются даты перехода температур воздуха через 15 С.
Другим важным показателем температурных условий вегетационного периода является сумма активных температур. Она для риса рассчитывается как сумма средних суточных температур воздуха за период от даты устойчи во
вого перехода через 15 С весной до перехода через это же значение осенью и характеризует количество тепла, необходимого для прохождения всех фаз развития вегетационного цикла растений. Этот показатель, по данным Н.В. Гулиновой (цит. по Шеуджен А.Х., Галкин Г.А., Алешин Н.Е. и др., 1995), для раннеспелых сортов риса составляет 2480-2600 С, среднеспелых -2700-2800 С, позднеспелых- 2900-3050 С.
По теплообеспеченности данный регион является умеренно жарким с суммой температур выше 10С - 3400-3800 и выше 15С 2900-3000. Лето жаркое, среднемесячная температура июля 22-24С, а максимальная может достигать 38-40С; дней со среднесуточной температурой более 20С насчитывается до 90. Наиболее благоприятные температуры для прорастания и развития риса, переход через 15С, наблюдаются с начала мая. Среднегодовая температура воздуха составляет +10,7С, при средней температуре самого теплого месяца июля +23С.
Место проведения исследований, согласно агроклиматическому районированию, расположено в зоне неустойчивого увлажнения, коэффициент увлажнения равен 0,25-0,30. Количество осадков за год составляет 550-650 мм, по месяцам они распределяются равномерно. Большая их часть (250—400 мм) приходится на период активной вегетации растений с мая по июль. Относительная влажность воздуха в это время редко превышает 70 %. Сумма дефицита влажности воздуха за вегетационный период составляет 900-1200 мм. Общее число дней с суховеями достигает 50-75, однако, интенсивные ветры бывают в среднем 5 дней за вегетационный период.
Таким образом, климат региона характеризуется умеренной континен-тальностью, мягкой зимой, продолжительным вегетационным периодом, большим количеством тепла, умеренным количеством осадков. Климатические условия, наряду с наличием водных ресурсов, какими являются река Кубань и ее притоки, позволяют возделывать на территории края такую теп-лолюбивую культуру как рис. Наряду с эти имеется ряд климатических особенностеи, отрицательно отражающихся на стабильности рисоводства. Это, главным образом, суховеи в период цветения риса. Таким образом, агроклиматический потенциал не является лимитирующим фактором для возделывания раннеспелых и средне-, позднеспелых сортов риса.
Погодные условия 2001-2003 гг., в которые проводились исследования, у, несколько различались между собой (табл. 1). Однако ежегодно в опытах по лучали высокий урожаи.
Почвы Краснодарского края отличаются большим разнообразием. Различный возраст отдельных частей дельты реки Кубани, многообразие рельефа, почвообразующих и подстилающих пород, неодинаковый уровень грунтовых вод и степень их минерализации, трансгрессии и другие факторы обусловили значительную пестроту и сложность почвенного покрова. Здесь встречаются почвы от едва развитых, до вполне сформировавшихся (Ава-кян К.М., Ачканов АЛ., 1977; Блажний Е.С., 1971).
В границах дельты выделяют пять почвенных типов: болотный, луговой, лугово-степной, солонцы и солончаки. Наиболее старыми и развитыми являются лугово-степные, на которые приходится около 31 % от общей площади дельты (Авакян К.М., Ачканов А.Я., Подлеспый И.В., 1978). Наиболее представительной из них является группа лугово-черноземных почв. Располага ются они, главным образом, в приподнятой старой дельте, восточнее между речья Кубани и Протоки и в восточном секторе левобережья на повышениях. Почвенный покров ПСХ "Красноармейский" и ЭСХ "Красное" представлен тремя основными типами почв; луговые, лугово-черноземные и аллювиальные луговые. Они приурочены к основным элементам рельефа, которые представлены крупной приериковой грядой, прирусловыми повыше « ниями вдоль реки Кубань и обширными межгрядовыми равнинными про странствами.
Кальциевые удобрения
Проведенными исследованиями установлено, что в значительной степени обеспеченность почвы под рисом обменным кальцием зависит от предшественника (табл. 4). При посеве риса по пласту многолетних трав его количество в 0-20 см слое значительно выше (36,6 мг-экв./100 г), чем по обороту пласта (29,6 мг-экв./100 г); паровой предшественник занимает промежуточное положение (32,6 мг-экв./100 г). Это позволяет утверждать, что после длительного незатопляемого периода в почвах рисовых полей происходит накопление обменных форм кальция, а уже на второй год возделывания риса его количество заметно снижается. Многолетние травы в большей мере способствуют восстановлению исходного содержания кальция в почвенном поглощающем комплексе, что, видимо, обусловлено извлечением корнями кальция их нижних горизонтов почвы, а после их отмирания и минерализации включения Са+2 в ППК, чему способствует отсутствие затопления.
Динамика содержания обменного кальция по фазам вегетации растений была идентичной на вариантах с различными предшественниками. После затопления рисового поля его количество в почве несколько возрастает и в фазе всходов превышает допосевное значение на 1,9-3,3 и 1,4-2,8 мг-экв./100 г почвы в слое 0-20 и 20-40 см соответственно. Это происходит за счет разрушения труднорастворимых соединений кальция под воздействием оросительной воды. Затем по мере развития восстановительных процессов в почве содержание обменного кальция в пахотном слое к фазе выметывания риса снижается в зависимости от предшественника на 8,6-9,2 мг-экв./ЮО г по сравнению с допо-севным количеством, а в слое 20-40 см заметных изменений по его содержанию не происходит. Последнее, по-видимому, объясняется тем, что подпахотный слой почвы является транзитной зоной, через которую фильтруется вода с растворенными в ней ионами из пахотного слоя, т. е. выщелачивание кальция в нижние горизонты компенсируется поступлением его из верхнего.
После сброса воды с рисового поля количество обменного кальция в почве снова возрастает и после уборки риса его содержание в слое почвы 0-20 см в зависимости от предшественника составляет: по пласту многолет них трав — 31,0 мг-экв./ЮО г почвы, по обороту пласта — 27,8 и по пару — 29,4 мг-эквУЮО г почвы; т. е. содержание его в пахотном слое не достигает исходных значений, что говорит об обеднении рисовой почвы этим элементом. Это обусловлено как выносом элемента с урожаем риса, так и выщелачиванием его в нижележащие горизонты почвы с фильтрационными водами. Таким образом, для поддержания баланса кальция в почве необходимо дополнительное его внесение с удобрениями, поскольку возделывание риса приводит к систематическому обеднению почвы этим элементом, что в конечном итоге обусловливает ухудшение водно-физических и агрохимических свойств почвы. Кроме того, соблюдение рационального чередования культур в севообороте позволяет в некоторой степени сгладить негативное влияние затопляемой культуры риса на состав катионов в почвенном поглощающем комплексе.
Почвы рисовых полей достаточно хорошо обеспечены этим элементом, содержание обменных его форм колеблется в пределах 30-110мг/кг почвы (Шеуджен А.Х., Прокопенко В.В., 1999). По нашим данным, в пахотном слое лугово-черноземных почв Кубани, занятых под культурой риса, содержится его 90,4-95,8 мг/кг (Алешин ЕЛ., Щукин М.М., Шеуджен А.Х., 1987).
Магниевая недостаточность на рисовых полях обнаруживается довольно редко, но все же в некоторых случаях может иметь место. С урожаем риса магния выносится 10-20 кг/га, что составляет довольно незначительное количество по сравнению с тем, которое может теряться в связи с вымыванием его фильтрационными и сбросными водами. К.П. Магницкий (1967) отмечает, что по выносу из верхних горизонтов почвы магний обычно стоит на первом месте среди всех элементов, уступая лишь в некоторых случаях железу.
С целью выявления особенностей поведения магния в лугово-чернозем ной почве под рисом проводились наблюдения в течение вегетационного периода растений за динамикой содержания обменных форм этого элемента.
Результаты определений показали, что в целом характер динамики со держания обменного магния в почве не зависит от предшественника (табл. 5). После затопления рисового поля происходит увеличение его содержания, причем как в 0—20 см слое, так и в 20-40 см слое почвы. Это связано с разви тием восстановительных процессов в почве после создания на рисовом поле слоя воды, которые способствуют интенсивному переходу других форм маг ния в обменную. К фазе выметывания растений количество обменного маг ния в почве под рисом достигает максимальных значений. После сброса воды у в почве возобновляются окислительные процессы, в результате этого через некоторое время количество обменного магния возвращается к первоначальному значению, обнаруживая некоторую тенденцию к снижению. В подпахотном 20-40 см слое почвы наблюдается такая же динамика, что и в пахотном. Можно лишь отметить, что при размещении риса по многолетним травам нижележащий слой менее обеспечен обменным магнием, а по обороту пласта и пару наоборот.
Рост и развитие корневой системы растений риса
Одним из основных условий получения высоких урожаев риса является формирование агроценоза с оптимальной густотой стояния растений, которая определяется посевными качествами и полевой всхожестью семян, а также выживаемостью растений к уборке. Все эти параметры находятся в тесной взаимосвязи. Так, низкие посевные качества семян не могут обеспечить высокую их полевую всхожесть. В этом случае для получения достаточного числа растений на единице посевной площади необходимо повысить норму высева или стимулировать прорастание семян. Однако в случае получения чрезмерного количества растений на единице площади, часть из них погибает как из-за плохого стартового развития, так и вследствие недостатка элементов питания и света. То есть механизм выживаемости приводит густоту стояния растений в соответствие с обеспеченностью абиотическими факторами среды.
Первым в этой цепочке взаимосвязанных показателей стоит качество семян. Наличие семян с высокими посевными качествами является одним из основных условий, определяющих урожайность риса. Такие семена обеспечивают получение дружных, жизнеспособных всходов, хорошо преодолевающих слой воды в рисовом поле и отличающихся большей устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды. Образовавшиеся проростки имеют лучшие стартовые условия для роста и развития и при прочих равных обстоятельствах такие посевы отличаются более высокой урожайностью, нежели при использовании семян более низкого качества (Шеуджен А.Х., Бондарева Т.Н., Аношенков В.В., 2001).
Посевные качества семян характеризуются комплексом показателей, в первую очередь энергией, дружностью и скоростью прорастания, а также всхожестью семян. Перечисленные параметры определяются рядом факторов: биологическими особенностями сорта, условиями выращивания мате 197 ринских растений и хранения семян (Сметании А.П., ДзюбаВ.А., Ап-род А.И., 1972). Как установлено экспериментально, они могут в определенных границах регулироваться путем предпосевной обработки семян растворами микроэлементов, препаратов гумусовых кислот и других физиологически активных веществ (Ижик Н.К., 1976).
Руководствуясь сведениями о физиологической роли кальция в жизнедеятельности растений, в частности, о его влиянии на проницаемость мембран и передвижение веществ, а также принимая во внимание способность пероксида кальция обогащать зону прорастания, а затем корнеобитаемый слой почвы кислородом, ставилась задача изучить влияние обработки семян риса сорта Лиман сульфатом кальция (CaS04), хлоридом кальция (СаСЬ) и пероксидом кальция (СаОг) на их посевные качества. Нормы соединений кальция для инкрустации семян устанавливали относительно массы посевного материала. Обращали внимание не только на энергию прорастания и лабораторную всхожесть семян, но и на их скорость и дружность прорастания.
Наиболее информативным показателем качества семян является энергия прорастания. Высокая энергия прорастания семян обусловливает более интенсивное поглощение воды при набухании, и они лучше прорастают. Семена с низкой энергией прорастания и слабой интенсивностью начального роста проростка менее устойчивы к грибковым заболеваниям в почве (Гуд-вил СВ., 1949).
Анализ полученных данных выявил положительное влияние изучаемых соединений кальция на прорастание семян риса (табл. 27). Достоверное увеличение энергии прорастания отмечено при воздействии на семена включенными в опыт соединениями элемента. При этом положительный эффект наблюдался при разных нормах, а именно 7,5-10,0 % от массы семян для сульфата, 5,0-12,5 % — хлорида и 7,5-10,0 % — пероксида кальция. Энергия прорастания семян при этом повышалась по сравнению с контролем соответственно на 2,5 %, 2,5-3,5 % и 2,5 %. Наибольшее увеличение этого показателя отмечено при инкрустации семян 10 % от их массы по д.в. CaS04 и 7,5 % — СаСЬ и СаОг- Повышение энергии прорастания происходило вследствие сокращения на 0,1-0,5 сут. времени прорастания семени в зависимости от варианта опыта, а также увеличения на 0,4-2,9 шт./сут. дружности прорастания.
Обработка семян кальцием положительно сказывается на их лабораторной всхожести, которая в зависимости от используемого соединения и нормы внесения возрастала по сравнению с контролем на 1,0-4,0%. Воздействие изучаемых соединений кальция на этот показатель различно. При использовании сульфата кальция положительный эффект отмечен в диапазоне норм 7,5-10,0%. Максимальное повышение посевных качеств отмечено при инкрустации семян CaS04 в количестве 10,0 % от их массы. В этом варианте энергия прорастания возрастала на 2,5 %, дружность прорастания на 2,1 штУсут., зерновка прорастала на 0,4 сут. быстрее по отношению к контролю. Достоверного влияния на лабораторную всхожесть это соединение не оказывало.
Изменение показателей посевных качеств семян наблюдалось при их инкрустации хлоридом кальция в количестве 5,0-12,5 % от их массы. Таким образом можно добиться повьппения энергии прорастания семян на 2,5-3,5 %, в результате увеличения на 2,2-2,9 штУсут. дружности прорастания и сокращения на 0,3-0,5 сут. времени прорастания одного семени, и лабора торной всхожести на 2,5-4,0 %. Самый высокий эффект от обработки семян достигается при норме 7,5-10,0 % кальция от массы семян.
Положительное воздействие пероксида кальция на посевные качества семян, выражающееся в увеличении энергии прорастания на 2,5 %, дружности прорастания на 2,7 шт./сут., лабораторной всхожести на 2,5-3,0 % и сокращении времени прорастания одной зерновки на 0,3 сут., наблюдается при нормах 7,5-10,0 % кальция от массы семян.
Из представленного экспериментального материала можно заключить, что влияние изучаемых соединений кальция определяется не только кальцием, но и другими их компонентами, а именно серой, хлором и кислородом. С большой вероятностью можно предположить, что имеет место и совместное влияние компонентов соединения.
