Содержание к диссертации
Введение
1 ПРОБЛЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СОСТАВА И ЧИСЛЕННОСТИ СЕГЕТАЛЬНЫХ РАСТЕНИЙ В АГРОЦЕНОЗАХ (Обзор литературы) 6
2 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 20
2.1 Климат и метеорологические условия 20
2.2 Почвы и их агроэкологическая характеристика 26
2.3 Растительность 28
2.3 Методика проведения исследований 30
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 34
3.1 Факторы, определяющие формирование агроценозов озимой пшеницы... 34
3.2 Влияние подсева вики мохнатой на формирование агроценоза и продуктивность озимой пшеницы
3.3 Экологическое обоснование использования свекловичного жома в качестве органического удобрения
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ 111
ВЫВОДЫ 113
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 115
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 116
ПРИЛОЖЕНИЯ 138
- ПРОБЛЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СОСТАВА И ЧИСЛЕННОСТИ СЕГЕТАЛЬНЫХ РАСТЕНИЙ В АГРОЦЕНОЗАХ (Обзор литературы)
- Климат и метеорологические условия
- Факторы, определяющие формирование агроценозов озимой пшеницы...
Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема конструирования высокопродуктивных и экологически устойчивых агрофитоценозов является одной из наиболее сложных и наименее изученной в экологии. В первую очередь это связано с вопросами регулирования состава агрофитоценозов, предусматривающих определенное соотношение культурных и сорных (сегетальных) растений в полевых сообществах.
Сегетальные растения являются постоянными спутниками сельскохозяйственных культур, существенно снижая их продуктивность.
По данным ВНИИЗР по уровню засоренности 53% агроценозов уже попали в критическое состояние и на момент исследования были не способны обеспечить рентабельное производство экологически безопасной продукции (Щербаков, 1996).
Для уничтожения сорной растительности разработано огромное количество приемов на применение которых уходит до 30 % стоимости валовой продукции растениеводства. Многие из них носят открыто антиэкологический характер.
Захаренко (2000) отмечает, что сформировавшиеся в процессе многовековой истории земледелия современные популяции сорных растений приобрели комплекс свойств, позволяющих им противостоять интенсивному антропогенному воздействию. В связи с этим важно разработать и обосновать систему управления компонентами агрофитоценоза повышающую эффективность использования энергии ФАР культурными растениями. В решении данной задачи главное место отводится системе мероприятий по защите сельскохозяйственных культур от нежелательных организмов. Развитие научных исследований в этой области долгое время было направлено на разработку агротехнических приемов, а затем и химических средств с целью полного уничтожения сорных растений. Этот путь привел к тупиковой ситуации, поскольку сорные растения как компонент агрофитоценоза не удалось уничтожить. Кроме того, многие их виды в результате биоценотической приспосабливаемости на различных уровнях (морфологическом, генетическом и др.) стали резистентными к применяемым гербицидам. Следовательно, теоретические предпосылки возможности и необходимости полного уничтожения сорных растений как компонента агрофитоценозов противоречили естественным законам развития природных системных объектов. В связи с этим в современной экологии все больше внимания уделяется изучению фитоцеиотических механизмов регуляции состава и численности компонентов агроценозов.
Цели и задачи исследований. Цель работы - разработать экологически безопасные приемы уменьшения состава и численности сегетальных растений в агроценозах озимой пшеницы. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
Изучить экологические факторы, определяющие состав агрофитоцензов озимой пшеницы;
Выявить влияние подсевной культуры на состав и численность сегетальных растений;
Установить воздействие свекловичного жома на функционирование агроценозов озимой пшеницы.
Научная новизна. Выявлены основные факторы и механизмы определяющие состав агрофитоценозов озимой пшеницы. Разработаны экологически безопасные приемы, позволяющие регулировать состав и численность сегетальных растений, их взаимодействие с популяцией озимой пшеницы.
Практическая значимость. Подкормка посевов озимой пшеницы аммиачной селитрой, обработанной бентонитом, позволяет существенно снизить численность сегетальных растений и повысить продуктивность озимой пшеницы. Подсев вики мохнатой в агроценозы озимой пшеницы уменьшает состав и плотность популяций сорных растений, способствует повышению урожайности культуры и улучшению качества ее зерна.
Существенно улучшается качество соломы используемой в качестве органического удобрения. Использование свекловичного жома в качестве органического удобрения оказывает положительное влияние на функционирование ПЕК.
Защищаемые положения.
Ранневесенняя подкормка посевов озимой пшеницы аммиачной селитрой, обработанной силицитовым бентонитом, повышает ее конкурентноспособность и доминирование в агроценозе.
Использование вики мохнатой в качестве подсевной культуры в агроценозах озимой пшеницы обеспечивает снижение численности сегетальных растений, повышение продуктивности и качества зерна культуры.
Внесение свекловичного жома в агроценозы приводит к обогащению почвы органическим веществом1 и биогенными элементами, без изменения состава агрофитоценоза озимой пшеницы.
Апробация работы. Результаты работы доложены и получили одобрение на научных и учебно-методических конференциях профессрско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ВГАУ (2004-2006 гг.), Международных научно-практических конференциях (Воронеж, 2004,2005 гг.).
Публикации результатов исследований. По материалам исследований в соавторстве и лично опубликовано 8 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, предложений производству общим объемом 171 страница машинописного текста. Она содержит 52 таблицы, 17 приложений. Список используемой литературы включает 220 наименований, в т.ч. 12 иностранных источников.
Проблемы регулирования состава и численности сегетальных растений в агроценозах (обзор литературы)
Проблема конструирования высокопродуктивных и экологически устойчивых агроэкосистем является одной из наиболее сложных и наименее изученных в агроэкологии (Жученко, 1990).
Центральное место в любой агрэкосистеме принадлежит агрофитоценозам, в которых идет первичный синтез органических веществ (Злобии, 1990).
Культурные растения занимают центральное место в агрофитоценозе. Они - главный компонент, ядро этой биологической системы. Культурные растения оказывают наиболее сильное, нередко господствующее влияние на агрофитоценоз (Уразаев, 1996).
Выполняя роль доминантов - эдификаторов, возделываемые растения определяют структуру и функцию агроценозов, их компонентный состав. Они оказывают существенное влияние на состояние растений-спутников -полевые сегетальные (сорные) растения (Злобин, 1986).
Мировое земледелие насчитывает 30 тысяч видов сорных растений, из них экономически вредоносными считаются только 1800 их видов. В нашей стране на обрабатываемых и необрабатываемых землях, естественных сенокосах и пастбищах в полезащитных лесонасаждениях, по обочинам дорог, вблизи водоемов произрастает около 2000 видов сорных растений (Михайлова, 1993).
Сорняки имеют тесную эволюционную связь с предками культурных растений. Считается, что центры происхождения культурных и многих видов сорных растений одни и те же. Некоторые виды современных сорняков Средней и Восточной Европы, например, плевел опьяняющий, кострец ржаной, куколь, овсюг, василек синий, живокость полевая, мак самосейка, мак гибридный, горчица полевая, дурман, - выходцы из Древнего Средиземноморья. Из Внутренней Азии к нам пришли крестовник весенний и кардария крупковая. Из Америки в Европу, Азию мигрировали ослинник двулетний, мелколепестник канадский и многие другие виды сорных растений. Процесс передвижения сорняков из одного региона в другой не прекращается до сих пор (Жученко, 1990).
Сорные растения в зависимости от места произрастания делятся на пять групп, несмотря на принадлежность к тому или иному биологическому типу:
Полевые, или сегетальные, к которым относятся обычные засорители полевых культур. Их подразделяют на агрофиты - антрохоры (типичные сорняки, связанные с развитием земледелия): куколь обыкновенный, редька дикая, овсюг, костер ржаной, марь белая и другие; апофиты (выходцы местной флоры) - фиалка полевая, подмаренник цепкий, щавель конский, одуванчик лекарственный, подорожник большой, хвощ полевой и другие; селгиагрофиты (переходная группа).
Полевые (сегетальные) сорные растения - это спутники агрорастительности. Они разнообразны и многочисленны, обладая свойствами виолентности, они достаточно конкурентоспособны. Выраженные свойства патиентности позволяют им хорошо приспосабливаться к изменениям внешней среды и выживать в неблагоприятные по природным условиям периоды.
Климат и метеорологические условия
Воронежская область располагается на юго-западе Европейской России между 49347 и 52 06; северной широты и 3809 и 4255/ восточной долготы, она занимает площадь 52,4 тыс. км .
Солнечная радиация в основном определяет радиационный баланс, атмосферная циркуляция - увлажнение. Циркуляция оказывает также влияние на температуру воздуха, особенно в зимнее время года, когда влияние солнечной радиации ослаблено в силу малой продолжительности солнечного сияния.
Среднегодовая температура воздуха в лесостепи составляет 4,7-5,5 С; степи 5,8-6,4 С. Среднегодовая сумма осадков в лесостепи составляет 500-550 мм, степи 450-490 мм (Рязанцев, 1991).
По географическому положению рассматриваемая территория находится под воздействием различных по физическим свойствам и происхождению воздушных масс: холодных из Арктики, морских с Атлантики.
Начало зимних синоптических процессов связано с вторжением воздуха из Арктики. Увеличивающаяся повторяемость этих вторжений вызывает резкие похолодания и морозы. С установлением зимы преобладает влияние западного отрога сибирского антициклона, который обеспечивает в бассейне Дона интенсивное выхолаживание, низкие температуры и холодные ветры восточной составляющей. Сибирский антициклон нередко пополняется антициклонами, продвигающимися главным образом из Арктики. Среднегодовая температура воздуха января составляет в лесостепи -9,5 —10,2е С, в степи -8,8 - -9,2 С. Абсолютный минимум температуры воздуха колеблется от -36 С в южных до - 40 С в северных районах.
Потоки воздуха из Атлантики, Средиземного и Черного морей приносят на территорию бассейна оттепели, значительные осадки, гололеды и метели.
Циклоническая деятельность в зимний период обусловливает облачность и значительные осадки в виде снега. Атлантический воздух охлаждается над снежным покровом и теряет часть своей влаги. Арктический воздух прогревается и становится более влажным.
Появление снега чаще всего наблюдается в середине ноября, однако устойчивые образования снежного покрова приходятся на конец ноября -начало декабря в верховьях Дона и на вторую декаду декабря в южной части. Мощность снежного покрова изменяется от 40 см на севере до 10-20 см на юге. Довольно часто имеет место полное отсутствие или пятнистые залегания снега на склоновых участках в момент весеннего снеготаяния.
В весенний период характерной чертой циркуляции является меридиональный перенос, ослабление азиатского термического максимума. Над Атлантикой усиливается азорский антициклон. Средиземноморские циклоны получают возможность продвигаться к северо-востоку. Связанные с ними выносы теплых воздушных масс с юга и юго-запада способствуют быстрому росту температуры воздуха, оттаиванию и прогреванию почвы. Повышению температуры воздуха способствуют в значительной степени процессы трансформации воздушных масс, хотя в начале весны они играют меньшую роль, чем процессы адвекции. Адвекция арктического воздуха, возникающая в тылу проходящих циклонов и распространяющаяся далеко на юг, обусловливает также возвраты холодов. Вообще отличительной чертой весенней циркуляции является большая изменчивость синоптических процессов и быстрая смена воздушных масс. Снежный покров сходит, обычно, в лесостепи в первой декаде апреля, а в степи - в третьей декаде марта.
Факторы, определяющие формирование агроценозов озимой пшеницы
В соответствии с законом лимитирующих факторов, для обеспечения активного развития агробиоценоза необходимо оптимизировать в любой период те факторы, которые могут ограничить это развитие. Важной особенностью факторов урожая в стартовый период является то, что многие из них (плодородие почвы, фитосанитарное состояние посева, качество семенного материала, качество обработки почвы и др.) имеют долговременное действие, распространяющееся на весь период существования агробиоценоза, а также на количество и качество его конечной продукции (Ковтун, 1990).
В соответствии с законом незаменимости факторов жизнедеятельности воздействие любого из них нельзя заменить или компенсировать воздействием другого. При этом важным является не только то, что нельзя, например, недостаток минерального питания заменить оптимизацией радиационного режима или влагообеспеченности, а и то, что недостаток одного и того же фактора нельзя заменить во времени, например, нехватку солнечной радиации или минерального питания на этапе появления всходов нельзя заменить их оптимизацией в последующие этапы развития. Это одно из проявлений закона необратимости этапов развития агробиоценоза. Именно по этой причине всякое нарушение технологической дисциплины на любом этапе формирования урожая неизбежно приводит к его снижению и ухудшению качества (Гончар, 1986).
Основной задачей осеннего периода развития озимой пшеницы является формирование агробиоценоза, максимально использующего потенциальные возможности культуры и почвенно-климатические ресурсы для достижения оптимального развития к моменту прекращения осенней вегетации, что должно обеспечить высокий уровень его устойчивости к неблагоприятным явлениям зимнего периода и высокую жизнеспособность в период возобновления вегетации.
Известно, что такими оптимальными посевами являются те, которые хорошо раскустились, прошли Т и П этапы органогенеза, стадию яровизации, а также I и П фазы закалки на морозостойкость. Оптимизация условий стартового периода имеет своей целью создание такого агробиоценоза озимой пшеницы (Куперман, 1969; Туманов, 1979; Дмятриенко, 1979).
При решении задач оптимизации условий жизнедеятельности в этот период важно знать факторы, наиболее неблагоприятные для формирования оптимальной структуры посева. Перечень таких факторов включает: размещение озимой пшеницы по плохим предшественникам, несвоевременная и недоброкачественная обработка почвы и сев по свежевспаханной почве, нарушение оптимальных сроков сева, длительное бездождье в предпосевной период и острый дефицит влаги в пахотном слое в период сева, использование нерайонированных и малопродуктивных сортов, посев некондиционными, травмированными и не прошедшими предпосевную обработку семенами и др. (Белоусов, 1977).
С точки зрения экологии должны создаваться условия для реализации фундаментальной ниши озимой пшенице, т.е. совокупность пространства, которое занимает растение, ресурсов, которые использует, и дополнительных условий (Работнов, 1978; Grime, 1979; Уиттекер, 1980;).
Современные сорта озимой пшеницы утратили в процессе селекции такие важнейшие признаки, которые позволяют конкурировать в популяции в тех или иных условиях: виолентность, патиентность, в существенной мере ей присущ признак эксплерентности (Миркин, 1985; Долотовский, 1987; Зубков, 1995).
