Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ЗЕРНОВОГО ХОЗЯЙСТВА КУРСКОЙ ОБЛАСТИ 9
1.1. Проблемы повышения эффективности зернового производства 12
1.1.1. Селекция и семеноводство 12
1.1.2. Современные представления о влиянии факторов биологизации технологий возделывания зерновых культур на урожайность, качество продукции и плодородие почвы 18
1.1.3. Научно обоснованное чередование культур 19
1.1.4. Удобрение 23
1.1.5. Биопрепараты 34
1.1.6. Сортовая агротехника 37
Глава 2. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 43
2.1. Цель и задачи исследований 43
2.2. Программа и методика проведения исследований 44
2.3. Характеристика почвенного покрова 49
2.4. Метеорологические условия в годы проведения исследований 52
Глава 3. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ БИОЛОГИЗАЦИИ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕМЯН ПШЕНИЦЫ ЯРОВОЙ 59
3.1. Сорт и сортовая агротехника 59
3.1.1. Севооборот 60
3.1.2. Норма посева 63
3.1.3. Эффективность биологических препаратов и регуляторов роста растений 68
Глава 4. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПШЕНИЦЫ ЯРОВОЙ 82
4.1. Влияние технологий возделывания на плотность сложения почвы 82
4.2. Влияние технологий возделывания на микробиологическую активность почвы под пшеницей яровой 85
4.3. Влияние технологий возделывания на численность дождевых червей в почве 89
4.4. Влияние технологий возделывания на засоренность посевов пшеницы яровой 91
4.5. Влияние технологий возделывания пшеницы яровой на содержание питательных веществ в почве 93
4.6. Влияние технологий возделывания на продуктивность пшеницы яровой 95
Глава 5. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПШЕНИЦЫ ЯРОВОЙ 99
ВЫВОДЫ 104
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 107
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 108
ПРИЛОЖЕНИЯ 120
Введение к работе
В решении задач по повышению продуктивности пашни, достижению устойчивого роста валовых сборов зерна важным является получение и использование высококачественных семян интенсивных сортов зерновых культур, а также усовершенствование технологий их возделывания с учетом особенностей почвенно-климатических условий региона.
Требования товаропроизводителей использовать сорта, которые имели бы неоспоримые преимущества перед стандартами и были бы востребованы производством, ускорили процесс создания и поиск новых сортов, обострили проблему разработки сортовой агротехники, позволяющей повысить окупаемость энергозатрат и материальных ресурсов.
Сорт остается самым доступным и малозатратным средством повышения урожайности зерновых культур. Однако свои возможности сорт может проявить только при посеве высококачественными семенами, получение которых возможно при возделывании зерновых культур по научно обоснованным экологоресурсосберегающим технологиям. Эти технологии исключают применение дорогостоящих минеральных удобрений, а также химических средств защиты растений, основываются на естественном воспроизводстве плодородия почвы с использованием эффективных приемов биологизации (севооборот с высоким насыщением бобовыми многолетними травами, сидеральные и бактериальные удобрения, биологические регуляторы роста растений и т. д.), учитывают особенности сортовой агротехники. В них объединяются в единое целое принципы повышения продуктивности культуры, охраны окружающей среды и ресурсосбережения.
Актуальность решения вопросов, связанных с разработкой и эколого-экономической оценкой различных технологий получения семян зерновых культур вызвала необходимость данного диссертационного исследования.
Работа выполнена в соответствии с тематическим планом научных исследований Государственного научного учреждения Курский научно-
исследовательский институт агропромышленного производства Российской академии сельскохозяйственных наук по теме: 04.05.06.02. - «Разработка и эколого-экономическая оценка ресурсосберегающих экологически безопасных технологий возделывания зерновых и кормовых культур».
Цель и задачи исследований. Основной целью исследования являлась разработка и эколого-экономическая оценка различных технологий возделывания пшеницы яровой на семена при комплексном использовании биологических приемов в современных системах земледелия Центрального Черноземья, а также изучение влияния приемов биологизации технологий на плодородие чернозема типичного, урожайность, выход и качество семян пшеницы яровой.
В ходе исследований решались следующее задачи:
Определить влияние приемов биологизации и ресурсосбережения технологий возделывания пшеницы яровой (система удобрения, способы основной обработки почвы, биологические удобрения и регуляторы роста растений) на экологические показатели чернозема типичного.
Изучить эффективность влияния приемов биологизации и ресурсосбережения технологий на продуктивность, качество и выход семян пшеницы яровой.
Определить особенности сортовой агротехники пшеницы яровой Курская 2038 и Энгелина.
Дать биоэнергетическую и экономическую оценку эффективности приемов биологизации и различных технологий (экстенсивная, интенсивная, биологическая и экологоресурсосберегающая) возделывания пшеницы яровой на семена.
Материалами для исследований являлись экспериментальные данные Государственного научного учреждения Курский научно-исследовательский института агропромышленного производства Российской академии сельскохозяйственных наук по изучению эффективности различных технологий получения семян зерновых культур, данные территориального
органа Росстата по Курской области, инспектуры Государственной комиссии Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений по Курской области, филиала Федерального государственного учреждения «Россельхозцентр» по Курской области.
Научная новизна. В работе впервые в Центрально-Черноземном регионе проведена комплексная эколого-экономическая оценка влияния приемов биологизации технологий возделывания пшеницы яровой на микробиологическую активность чернозема типичного, водный и питательный режимы, физико-химические свойства, урожайность, выход и качество семян. Определены особенности сортовой агротехники различных сортов пшеницы яровой, установлены оптимальные сочетания минеральных, органических удобрений (навоз, сидерат) и биологических препаратов при возделывании пшеницы яровой на семена.
Объект исследования. Технологии возделывания сортов пшеницы яровой Курская 2038 и Энгелина.
Практическая значимость работы состоит в том, что на основании проведенных исследований разработаны технологии возделывания пшеницы яровой с учетом особенностей сортовой агротехники, в которых объединены в единое целое принципы повышения продуктивности пашни, охраны окружающей среды и ресурсосбережения. Возделывание пшеницы яровой по этим технологиям позволит повысить урожайность, выход и качество семян, снизить производственные затраты, улучшить экологическое состояние окружающей среды.
Личный вклад автора. При подготовке и выполнении диссертации автором разработана научная гипотеза и рабочая программа исследований, сделан анализ полученных данных, дана эколого-экономическая оценка различных приемов биологизации и технологий возделывания пшеницы яровой.
В результате исследований изучены и выносятся на защиту следующие положения:
- анализ развития зернового хозяйства и семеноводства в Курской
области;
- различные сорта пшеницы яровой имеют особенности агротехники,
которые необходимо учитывать при разработке технологий их возделывания.
Сорт Курская 2038 более требователен к предшественнику, обладает
большей отзывчивостью на абиотические факторы, связанные с применением
минеральных удобрений, позволяет получать более высокую урожайность
при меньшей норме посева, чем сорт Энгелина;
- приемы биологизации технологий возделывания пшеницы яровой
повышали урожайность, выход и качество семян. Замена отвальной
обработки почвы на плоскорезную и чизельную снижала (на 1,6 и 1,3 ц/га)
урожайность пшеницы яровой и не сказывалась на содержании сырой
клейковины в зерне.
повышение уровня биологизации технологий возделывания пшеницы яровой способствовало улучшению экологических показателей почвы: повышало микробиологическую активность, численность популяций дождевых червей, снижало плотность почвы;
с увеличением уровня биологизации технологий биоэнергетическая и экономическая эффективность возделывания пшеницы яровой возрастала. Замена вспашки на ресурсосберегающие способы обработки почвы приводила к снижению затрат не возобновляемой антропогенной энергии и была экономически оправдана;
- агроэкологический паспорт возделывания сорта пшеницы яровой
мягкой Курская 2038.
Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава научных работников и аспирантов Курской государственной сельскохозяйственной академии имени проф. И.И.РЇванова и заседаниях Ученого совета Курского научно-исследовательского института агропромышленного производства (2004-2006 годы).
Публикации. По материалам проведенных исследований опубликовано 6 работ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 120 страницах компьютерной верстки и состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству и списка литературы, включающего 143 источника, в том числе 17 зарубежных наименований. Работа содержит 30 таблиц, 15 рисунков, 41 приложений.
Место и время выполнения работы. Диссертационная работа выполнена в многолетнем стационарном опыте лаборатории технологий возделывания полевых культур Курского научно-исследовательского института агропромышленного производства в 2004-2006 годах.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору экономических наук, профессору В.И.Векленко, доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.И.Лазареву сотрудникам лаборатории технологий возделывания полевых культур и первичного семеноводства, агрохимической лаборатории, а также всем принимавшим участие в выполнении научных исследований и подготовке диссертационной работы.
Селекция и семеноводство
Основными направлениями повышения эффективности сельскохозяйственного производства и зернового хозяйства, в частности, являются: селекция и семеноводство, разработка и внедрение новых технологий возделывания сельскохозяйственных культур, химизация производства, комплексная механизация, автоматизация производства, повышение квалификации работников и совершенствование организации труда (В.А.Добрынин, 1993; А.Д.Джахангиров, 1986; В.И.Кугилин, П.П.Литвяков, 1986; Г.А.Романенко, 1987; П.Н.Рыбалкин, Н.Н.Котляров, 1982; П.Н.Рыбалкин, М.К.Тлеуж, 1988; А.А.Жученко, 2004).
В современном земледелии сорт выступает как самостоятельный фактор повышения урожайности любой сельскохозяйственной культуры и, наряду с передовой агротехникой имеет большое, а в ряде случаев, решающее значение для получения высоких и устойчивых урожаев, а также для улучшения качества продукции. Через сорт проявляется эффективность удобрений, орошения, механизации. От его устойчивости к болезням и вредителям зависит величина потерь урожая и затрат на хранение продукции.
По обобщенным данным научно-исследовательских учреждений и производственного опыта на хороший сорт, способный более эффективно использовать биоклиматический потенциал, приходится 20-30 %, а вместе с отвечающей требованиям науки технологией возделывания - около половины прибавки урожая (В.Н.Афанасьев, 1989; В.Р.Боев, 1994).
Одним из главных факторов, влияющим на урожайность зерновых, на повышение эффективности его производства, является быстрое внедрение в производство новых, высокопродуктивных сортов. Об экономической значимости сорта, свидетельствует тот факт, что при практически равных затратах, на обработку почвы, посев, уход за посевами, уборку, внедрение нового сорта, обеспечивает получение продукции в большом объеме, лучшего качества и за счет этого снижают издержки производства в расчете на единицу продукции и повышают прибыль в расчете на гектар посевной площади зерновых культур.
Так, результаты конкурсного сортоиспытания различных сортов пшеницы яровой, проводимые в Курском научно-исследовательском институте агропромышленного производства, показали, что в одних и тех же условиях высокопродуктивные сорта способны повышать продуктивность культуры на 5,6-6,4 ц/га (табл. 4).
Новые сорта дают возможность не только получать большой экономический эффект от их внедрения, но и позволяют хозяйствам более экономно использовать пашню - получать необходимое количество зерна с меньшей площади, высвобождая при этом, часть пашни для возделывания других сельскохозяйственных культур.
За счет использования новых сортов и высококлассных семян при своевременной сортосмене и сортообновлении может быть обеспечена половинная прибавка урожая зерновых. Поэтому хорошо организованное семеноводство - необходимое условие устойчивости производства зерна.
Севооборот
К факторам, снижающим урожайность и валовые сборы зерна пшеницы яровой в Центрально-Черноземном регионе Российской Федерации, следует отнести многочисленные болезни, среди которых наиболее распространенными являются корневые гнили, бурая ржавчина, септориоз.
Важным агротехническим приемом в современных технологиях возделывания зерновых культур является протравливание семян и обработка посевов фунгицидами и биологическими препаратами.
В наших опытах проводилось агроэкологическое обоснование применения биологических препаратов, регуляторов роста растений и биологических удобрений на посевах пшеницы яровой, изучалась эффективность препаратов Мивал-Агро, Гумат «Плодородие», Азотовит и Бактофосфин при обработке семян и вегетирующих растений в фазе «кущение - начало выхода в трубку». Определялось влияние биологических препаратов на урожайность, качество семян, фитосанитарное состояние посевов пшеницы яровой.
Экспериментальные данные, полученные в 2004-2006 годах, свидетельствуют о довольно высокой эффективности биопрепаратов на посевах пшеницы яровой. Использование биопрепаратов, как в качестве протравителей семян, так и при обработке посевов пшеницы яровой в фазе «кущение - начало выхода в трубку» оказывало существенное влияние на полевую всхожесть семян, продуктивную кустистость, урожайность, структуру урожая и качество семян. При этом обработка семян больше влияла на полевую всхожесть семян и продуктивную кустистость пшеницы яровой, а обработка посевов в фазе «кущение - начало выхода в трубку» - на озерненность колоса, массу 1000 зерен, урожайность и качество зерна (табл. 14).
Так, использование в качестве протравителей семян препаратов Гумат «Плодородие», Мивал-Агро и Азотовит с Бактофосфином в среднем за три года повышало количество продуктивных стеблей на 1 м на 28-40 шт., количество зерен в колосе - на 1,0-1,4 шт., массу 1000 зерен - на 0,4-0,6 г и на 1,0-3,0 г натуру зерна по сравнению с контрольным вариантом и соответственно на 24-36 шт., 0,6-1,0 шт., 0,1-0.3 г и 1,0-2,0 г, по сравнению с обработкой семян химическим протравителем Раксил.
Обработка посевов пшеницы яровой биологическими препаратами способствовала повышению озерненности колоса на 1,6-1,9 шт., массы 1000 зерен на 1,1-1,3 г и натуры зерна на 4-5 г по сравнению с контрольным вариантом.
Влияние технологий возделывания на плотность сложения почвы
Одним из важнейших экологических показателей плодородия почвы, от которого зависят скважность, аэрация, водный и воздушный режимы, микробиологическая активность и темпы минерализации негумифицированных растительных остатков является плотность почвы. По мнению И.Б.Ревута (1972) плотность почвы следует рассматривать как первичный элемент не только физики почв, но и жизни растений. Основным интегральным показателем плодородия почв является урожайность возделываемых культур. Так, многочисленными исследованиями было установлено, что ослабление роста и развития ; культурных растений происходит при достижении критического уровня плотности почвы. Слишком рыхлое, так же, как и чрезмерно плотное сложение почвы, негативно влияет на возделывание культурных растений (R.Boone, 1984). Сильное разрыхление почвы, несмотря на повышение биологической активности, быстрое разложение органического вещества и ускорение процессов нитрификации, неблагоприятно сказывается на росте и развитии растений (А.В.Королев, О.А.Вишар, Ю.В.Малышкин, 1976).
Сильно уплотненная почва в сухом состоянии оказывает большое сопротивление почвообрабатывающим орудиям, угнетающе действуют на формирование и функционирование корневой системы культурных растений, во влажном состоянии характеризуется неблагоприятным соотношением воды и воздуха. Плотная почва обладает более низкой водопроницаемостью, что вызывает процессы эрозии.
Переуплотненные почвы (агрофизическая деградация) формирует новые лимитирующие факторы плодородия: уменьшение корнеобитаемого слоя, ухудшение водного режима (усиление проявления засухи, сужение диапазона продуктивной влаги), уменьшение доступных элементов питания, что сказывается на резком снижении урожая возделываемых культур. При этом урожай снижается при уплотнении не только пахотного, но и подпахотного слоев почвы.
Для нормального роста и развития культурных растений требуется оптимальная плотность почвы, которая для каждой культуры колеблется довольно в широких пределах в зависимости от вида растений и особенностей почвы (А.И.Пупонин, 1984; И.С.Рабочев, И.Е.Королева, 1985).
Оптимальные условия для роста и развития сельскохозяйственных культур на черноземах складываются для сельскохозяйственных растений при плотности почвы в пределах 1,0-1,2 г/см (Н.И.Картамышев, А.А.Тарасов, 1997; Н.А.Сурков, А.В.Турьянский, А.А.Хмельницкий и др., 2002).
Состояние почвы, динамизм ее физических характеристик в процессе возделывания сельскохозяйственных культур зависит от многих факторов -это использование многократных обработок почвы, применение сельскохозяйственной техники повышенной массы и многое другое.
Поэтому знание механизма возникновения процесса переуплотнения и разработка приемов создания оптимальной плотности пахотного слоя, является важной задачей в решении проблемы воспроизводства плодородия почв и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
В наших опытах плотность почвы определялась в слоях 0-10, 10-20 и 20-30 см, в период всходов и перед уборкой пшеницы яровой.
Результаты исследований показали, что в целом плотность сложения почвы обрабатываемого слоя на вариантах опыта была в пределах оптимальных значений и находилась в прямой зависимости от уровня биологизации и способа основной обработки почвы.
