Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Опыт возделывания нута 8
1.1. Нут как кормовая культура 8
1.2. Биологические свойства нута 10
1.3. Основные элементы агротехники нута 14
Глава 2. Условия и методика исследований 24
2.1. Почвенно-климатические условия 24
2.2. Методика исследований 31
Глава 3. Особенности формирования агроценозов нута в степной зоне Западной Сибири 36
3.1. Основные закономерности развития нута разных сроков посева 36
3.1.1. Засорённость посевов нута 44
3.2. Структура посевов нута и его семенная продуктивность 53
3.2.1. Влияние ширины междурядий и нормы высева семян на засорённость посевов 59
3.3. Влияние способов внесения минеральных удобрений на продуктивность нута 65
3.4. Перспективность возделывания нута в степной зоне Западной Сибири 75
Выводы 81
Рекомендации производству 83
Список литературы 84
Приложения 94
- Биологические свойства нута
- Основные элементы агротехники нута
- Структура посевов нута и его семенная продуктивность
- Влияние способов внесения минеральных удобрений на продуктивность нута
Биологические свойства нута
Нут относится к растениям длинного дня, рост его в условиях укороченного (9 часов) дня, чаще всего, резко замедляется. Но не все формы и сорта этого вида одинаково реагируют на длину светового дня (Иванов, 1971; Балашов, 1995). В целом нут - растение теплолюбивое. Однако в период прорастания он не очень требователен к теплу. Семена нута начинают прорастать при температуре почвы +3...+4 С, но всходы при этом появляются лишь через 3-4 недели. При этом посевы часто оказываются изреженными, так как часть семян при длительном нахождении в почве загнивает (Степанов, 1948). При температуре почвы +6...+8 С всходы нута появляются на 9 - 10 день. Культура на ранних фазах развития легко выдерживают непродолжительные заморозки до -6 С (Енкин, 1946; Ливанов, 1963; Балашов, 1995). В последующие фазы вегетации (после всходов) нут предъявляет повышенные требования к теплообеспеченности, особенно в период цветения - плодообразования. В это время культура нормально развивается при температуре не ниже +20 С. При более низких температурах снижается ее способность к завязи бобов, повышается риск поражения грибковыми заболеваниями. Сумма активных температур, необходимая для полного созревания нута, составляет 1800 - 2000 С (Хусаинов, 1940;
Каталог мировой коллекции..., 1971; Ванифатьев, 1981; Буянкин, Кучеров, 1990; Балашов, 1995). Нут - растение менее требовательное к влаге, чем горох, бобы, фасоль и чечевица и легко переносит кратковременную засуху. По засухоустойчивости эта культура из зернобобовых уступает только чине. И нут, и чина в период отсутствия осадков приостанавливают свое развитие; при наступлении благоприятных условий - рост возобновляется и растения дают хороший урожай семян. Засухоустойчивость нута отчасти обусловлена и мощным развитием его корневой системы, ксероморфной структурой органов и тканей, способностью клеток выносить глубокое обезвоживание протоплазмы, рациональным расходом воды на транспирацию, покрытием всех органов растения волосками выделяющими яблочную и щавелевую кислоты (Демина, Степанова, 1985; Балашов, 1995). Несмотря на то, что нут является засухоустойчивой культурой, он хорошо отзывается на орошение. Наиболее высокие урожаи он дает при влажности почвы 60 - 80% от полной ее влагоемкости. Однако, в условиях длительной дождливой погоды, нут сильно поражается аскохитозом, цветение растений задерживается и наблюдается опадение завязей, что влечет к снижению урожайности семян (Ванифатьев, 1981; Корнилов, Омельченко, Сысоев, 1983; Буянкин, Кучеров, 1990). Нут - культура довольно требовательная к почвам. Лучшими для него являются черноземы (всех разновидностей), суглинистые, лессовидные и каштановые почвы. Удовлетворительные урожаи, при внесении минеральных удобрении, нут дает на супесчаных и песчаных почвах. На кислых, переувлажненных болотных почвах эта культура растет плохо и дает низкие урожаи. Выносит небольшое засоление, но на солонцах посевы нута не удаются. Наиболее благоприятны для нута почвы с нейтральной и слабо щелочной средой (Курбаншо, 1968; Ванифатьев, 1981; Балашов, 1995). Вегетационный период у различных форм и сортов нута при весеннем посеве варьирует от 60 до 90 дней.
Продолжительность вегетационного периода определяется скоростью прохождения световой стадии (позднеспелые формы и сорта имеют длинную световую стадию, раннеспелые - короткую). В богарных условиях созревание нута наступает на 1 - 3 дня раньше, чем в условиях орошения. Стадия яровизации у нута, как и у гороха, вики, чины, короткая. В естественных условиях она проходит за 8 - 10 дней, т. е. в период от начала прорастания семян до появления всходов. Нут - растение самоопыляющееся. Перекрестное опыление у него наблюдается в очень редких случаях. Первые цветки у нута появляются в нижней части главного стебля. У низкорослых сортов (Азербайджанский 583) первый цветок появляется обычно на 15 междоузлии, а у высокорослых (Кубанский 16) - на 25 - 28. В течение первых пяти дней цветение происходит на главном стебле, на 6 - 7 день цветки появляются и на хорошо развитых боковых ветвях. С ростом ветвей число цветков на растении увеличивается. Одновременно на одном растении может быть раскрыто от одного до двадцати цветков, в зависимости от числа боковых ветвей. На одной боковой ветке, как правило, раскрыт только один цветок. Продолжительность цветения одного растения от 20 до 30 дней. Цветок появляется в пазухе листа в виде едва заметного бутона, на очень короткой цветоножке. От образования бутона до полного раскрытия цветка проходит 3 дня. Цветок раскрывается после самоопыления в бутоне. Время раскрытия у цветков от 7 до 17 часов. Цветок бывает открыт 12 часов, после этого парус начинает увядать. Цветоножка во время раскрытия цветка прямая, по мере увядания она изгибается и в таком виде остается до созревания боба. На четвертый день после оплодотворения завязь уже хорошо развита. Полного развития боб достигает через 2-3 недели. В естественных условиях опыление и оплодотворение у нута проходит лучше при ясной и теплой погоде. Большая влажность и низкие температуры неблагоприятны для данных процессов.
Длительные дожди во время цветения могут вызвать массовое опадение неразвившихся бутонов, в результате чего завязывается очень мало плодов и, урожай семян резко снижается. Однако иногда наблюдается возобновление роста и развития нута, но в этом случае вегетационный период сильно удлиняется (Гуляев, 1946; Каталог мировой коллекции..., 1971). Убранные семена нута прорастают сразу же после созревания, следовательно, фаза послеуборочного созревания у них очень короткая. Мелкие темноокрашенные семена сохраняют всхожесть более длительный срок и быстрее прорастают, чем крупные светлоокрашенные. При хранении в благоприятных условиях семена нута не теряют всхожести в течении 15-17 лет и больше. Нут, как и другие бобовые, обладает способностью обогащать почву азотом при помощи клубеньковых бактерий. Однако клубеньки у растений этого вида развиваются не всегда, на их образование оказывают влияние условия среды (влажность, физическое состояние и плодородие почвы). В районах достаточного увлажнения и во влажные годы клубеньки развиваются лучше, чем в засушливых районах. Также было замечено, что там, где нут раньше не выращивали, образование клубеньков происходит слабо или они вовсе не развиваются, даже при искусственном заражении почвы клубеньковыми бактериями (нитрагинизация) (Гуляев, 1946; Лавронов, 1948; Нугаева, 1992; Бухориев, 1997).
Основные элементы агротехники нута
Древнее происхождение культуры и широкое ее распространение вполне объясняют достаточно разностороннюю изученность вопросов связанных с возделыванием нута. Так, например, много исследований было проведено с целью выявления наиболее выгодного размещения нута в севооборотах, обработки почвы под данную культуру, системы ее удобрения, защиты, уборки и т.д. Однако не все технологические операции могут быть успешно перенесены вместе с культурой в новый район ее возделывания. Анализ имеющихся в литературе данных позволяет заключить, что, независимо от региона выращивания нута, самым удачным оказывается его посев по чистому пару (Шутко, 1976; Ванифатьев, 1981; Нут в Кулундинской..., 1989). В севооборотах рекомендуется размещать нут второй или третьей культурой после пара по зерновым (лучше озимым) (Ливанов, 1963; Шутко, 1976; Балашов, 1995; Кадырбеков, Садохин, 1999). Для предотвращения накопления специфических вредителей и болезней нут можно возвращать на прежнее поле не раньше чем через 4 -5 лет (Мирошниченко, Павлова, 1953; Ведышева, 1982; Нут в Кулундинской..., 1989; Балашов, 1995). Сам нут, обогащая почву азотом, является хорошим предшественником для зерновых культур (Ефимов, 1991; Балашов, 1995). В Таджикистане нут, как предшественник, не уступает чёрному пару (Цимлов, 1986), а в Кулундинской степи - гороху и таким зерновым культурам, как пшеница и ячмень (Ефимов, 1991).
Система основной обработки почвы под нут в значительной степени определяется предшественником. В том случае, когда предшественником является культура оставляющая после себя стерню, обработка обычно начинается с лущения. Вспашка, отвальная или, что желательнее для степной зоны, безотвальная производится на глубину до - 30 см (Реуцкий, 1945; Ливанов, 1963; Ванифатьев, 1981; Балашов, 1995). Весеннюю подготовку почвы под нут начинают с покровного боронования, что позволяет в два и более раза сократить непроизводительные потери влаги. Боронуют зябь в первые дни полевых работ в два следа поперек или по диагонали пахоты. Оптимальная глубина заделки семян достигается применением предпосевной культивации на 5 - 8 см (Ванифатьев, 1981; Нут в Кулундинской..., 1989; Балашов, 1995). Нут, как растение семейства бобовых производит на единице площади значительно больше белка, чем злаковые, поэтому и потребности его в азоте достаточно велики. При благоприятных условиях выращивания в зонах старой культуры нута (Средняя Азия, Краснодарский край) на корнях нута образуется много клубеньков с азотфиксирующими бактериями. Это позволяет ему формировать белок без затрат дефицитных и дорогостоящих минеральных азотных удобрений. Более того, нут способен в определённой степени обеспечивать азотом последующие культуры севооборота (Разумовская, 1933; Вавилов, Посыпанов, 1983). Однако, например, в Нижнем Поволжье и большей части Северного Кавказа клубеньки на корнях, как правило, не образуются и нут не усваивает свободный атмосферный азот. В условиях достаточного увлажнения обработка семян нута нитрагином позволяет культуре удовлетворить две трети своей потребности в азоте самостоятельно, в остальных случаях необходимо внесение минерального азота.
Положительное влияние азотных удобрений на растения визуально отмечается уже на первых фазах роста нута (Балашов, 1995). Прибавки урожайности при внесении 40 - 45 кг/га азота оцениваются в 22 - 30% (Лавронов, 1948; Мирошниченко, Павлова, 1953; Равшанов, Рафиев, Равшанов, Рафиев, 1978; Чипсов, 1980; Турнова, Акундова, 1991). Семена его дружно прорастают при +6...+8 С, а начало прорастания, как уже указывалось, отмечается при +3...+4 С. В пользу того же факта свидетельствует и способность всходов выдерживать небольшие (до -6 С) кратковременные заморозки (Степанов, 1948; Мирошниченко, Павлова, 1953; Равшанов, Рафиев, 1978; Турнова, Акундова, 1991). Для сухих степей Нижнего Поволжья, оптимальным сроком посева нута считается конец апреля, когда посевной слой почвы прогревается до +8...+10 С. Смещение посевных работ на первую - вторую декады мая приводит к снижению полевой всхожести семян на 35 - 43, урожайности нута - на 29 - 32% соответственно (Балашов, 1995). В сухих степях Оренбуржья также наблюдается закономерное снижение урожая зерна нута от ранних (26 апреля) к более поздним (конец мая) срокам посева с 17, 0 до 4,4 ц/га. В среднем за два года самый высокий урожай зерна (20,5 ц/га) был получен при посеве в первые три дня посева ранних яровых. При поздних сроках урожайность оказалась самой низкой (1,3 - 2,2 ц/га) (Косенко, 1974). На Юго-Востоке России смещение посева с 19 апреля на 11 мая приводит к падению урожая зерна с 7,0 до 2,4 ц/га, с 17 на 28 апреля - с 8,9 до 7,8 ц/га (Ливанов, 1963). В Краснодарском крае урожай семян нута при позднем посеве (29 апреля) на 17 - 39% ниже, чем при раннем (24 марта). По результатам Кубанской опытной станции запаздывание с посевом на 2-е недели приводит к снижению урожайности на 15%, на месяц - на 30%о (Мирошниченко, Павлова, 1953).
В исследованиях Всесоюзного института зернового хозяйства в условиях Северного Казахстана при посеве в первой декаде мая получен урожай 15,6 ц/га, а при посеве 26 мая - на 3,0 ц/га меньше. Установлена связь между температурой воздуха, уровнем выпавших осадков и урожаем нута. Более высокие урожаи получали в годы со средней суммой суточных осадков и температур за вегетационный период, то есть, когда показатель гидротермического коэффициента близок к 1 (Ванифатьев, 1981). В Азербайджане лучший срок посева нута - ранневесенний (первая декада марта). Средний урожай - 21,9 ц/га (Амиров, 1979). В Таджикистане нут практикуется высевать в подзимний, зимний и ранневесенний сроки. Однако лучшим сроком является ранневесенний. Он позволяет получать урожаи до 12 ц/га и более семян нута (Цимлов, 1986). Установлено также качественное преимущество урожая нута ранних посевов. Зерно в данном случае содержит протеина от 20,7 до 31,0%, тогда как при посеве в более поздние сроки - от 19,2 до 26,9%. Зерно с посевов ранних сроков менее (7,4 - 13,2%) влажное в сравнение с зерном собранным с посевов средних (8,0 - 27,6%) и особенно поздних сроков (17,7 - 29,7%) (Косенко, 1974). В некоторых исследованиях была отмечена большая зависимость урожайности нута от влагообеспеченности конкретного года, чем от срока посева. В Узбекистане, например, ранневесенние посевы (февраль -начало марта) обеспечивают наиболее высокие урожаи нута только в годы с излишне холодной и сырой весной. Лучшие урожаи по большинству лет были получены при более поздних посевах, проведенных при среднесуточной температуре воздуха не ниже +7...+8 С (Лавронов, 1948). В Заволжье запаздывание с посевом в сухие годы приводило к резкому (на 40%) снижению урожайности. В благоприятные годы сроки посева меньше влияли на урожайность (Германцева, Филатов, 1980).
Структура посевов нута и его семенная продуктивность
Гидротермический режим агроценоза зависит не только от погодных условий, в значительной степени он регулируется внутренней структурой формируемого сообщества. Кроме того, распределение растений в пространстве определяет и площадь их питания, что играет весомую роль в продукционном процессе растительного сообщества вообще и посевов нута в частности (Ванифатьев, 1981; Садохин, 1992; Sheldrahe, 1978). Варьируя различными способами посева сельскохозяйственных культур, изменяя норму высева семян можно добиться оптимального размещения растений на поле. Данный факт приобретает особо важное значение в районах экстремального земледелия, к которым относится весь Западно-Сибирский регион и особенно его степная зона. Результаты проведённых исследований не позволили выявить чёткого характера сокращения длительности каких-либо отдельных фенофаз нута, которое описывается в работах других исследователей (Лавронов, 1941; Арсений,1974; Буянова, 1991; Кшнякин, Садохин, 1996; Анохина, 1997; Кадырбеков, 1999; Hoveland, 1984). Общее сокращение длинны вегетационного периода при уплотнении посевов, путём сужения междурядий и увеличении нормы высева семян, составило 4 дня (Приложение 1).
Выявленные нами особенности касаются скорее тактики культурных растений вырабатываемой при изменении площади питания. Так, при посеве широкорядным способом (69 см), да ещё и при самой низкой (0,6 млн. зёрен/га) норме высева семян, нут получает возможность использовать заведомо большие энергетические ресурсы по сравнению с культурой остальных вариантов опыта 1. И он, по возможности, использует их, как показали результаты, в основном на накопление вегетативной массы. Например, к концу вегетации облиственность культуры в вариантах с междурядьями 69 см в среднем на 5 % больше чем в вариантах с междурядьями 23 см. Облиственность нута посеянного нормой в 0,6 млн. зёрен /га превышает таковую нута посеянного нормой в 1,0 млн. зёрен /га на 11 % (рис. 8, табл. 12). При всём этом необходимо отметить, что урожайность нута наиболее облиственных вариантов (междурядия 46 - 69 см, норма высева 0,6 млн. зёрен /га) на 1,3 - 2,6 ц /га (табл. 13) меньше наименее облиственного (23 см и 1,0 млн. зёрен /га). Обратный характер связи между облиственностью и урожайностью подтверждается коэффициентом корреляции этих параметров (R= - 0.86).
Средняя же сила степени их связности ставит под сомнение наличие между ними прямой зависимости. Действительно, результаты наших исследований показали, что если облиственность нута достаточно равномерно падает по мере уплотнения посевов (рис. 8), то урожайность имеет более сложную зависимость. Увеличение нормы высева нута в изучаемых пределах однозначно положительно влияет на его урожайность. При расширении междурядий семенная продуктивность культуры достигает максимума при 46 см (рис. 9). Нут вариантов с междурядьями 23 и 69 см в среднем на 1,9 и 1,7 ц/га уступает таковому вариантов с междурядьями 46 см. В результате при посеве нута с междурядьями 46 см и норме высева 0,8 - 1,0 млн. зёрен/га было получено 10,3 - 11,2 ц/га, что минимум на 0,7 ц/га больше других (табл. 13). Любое отклонение в сторону загущения или разрежения посевов ведёт к падению урожайности нута. Полученные результаты позволяют предположить, что вышеназванный способ размещения нута обеспечивает формирование наиболее оптимальной структуры изучаемых агроценозов.
Поиск оптимальной структуры растительного агросообщества заключается в определении способа предоставления культуре не столько максимальной площади питания, сколько максимальной возможности использовать ресурсы этой площади. В условиях одновидового сообщества пик урожайности вероятнее всего сдвинулся бы в сторону более разреженных посевов. В естественных же условиях пустующие экологические ниши в посевах занимаются представителями сегетальной растительности, которые существенно ограничивают потенциальные возможности формирования урожая культурой. По результатам наших исследований численность сорняков в посевах нута с междурядьями 69 см (несмотря на уже проведённую культивацию) к фазе ветвления была на 9 и 21% выше, чем с междурядьями 46 и 23 см, биомасса - на 16 и 34%, соответственно (табл. 14, 15, Приложение 4). Причем, интересно отметить, что в условиях наиболее благоприятных для развития культуры эта разница проявляется наиболее ярко. В посевах первого срока численность сорняков в зависимости от ширины междурядий колебалась на 55 - 70%, тогда как в посевах второго и третьего всего на 26 - 50 и 22 - 48% соответственно. Аналогичная тенденция наблюдается и при сравнении данных наиболее богатого осадками 1997 года с засушливыми 1998 и 1999 гг. В первом случае численность сорняков перед уборкой в зависимости от ширины междурядий варьировала на 9 - 20%, во втором и третьем на 1 - 11 и 3 -14% соответственно(табл.іб).
Влияние способов внесения минеральных удобрений на продуктивность нута
Уровень обеспеченности растений элементами минерального питания играет немаловажную роль в процессе их развития. Однако, в рамках данной работы, мы не задавались целью оценить полный спектр удобрений и дозировок в отношении их применения под нут. Этот вопрос заслуживает отдельных исследований, а на данном этапе внедрения культуры удовлетворительным будет выбор основанный на анализе ! (] литературных данных и сопоставлении их с особенностями химии , конкретных почв (Курбаншо, 1974; Сысоев, 1977; Ефимов, 1991). Нашей основной задачей было изучение возможности создания гибкой системы технологических операций, которая позволила бы учитывать различную техническую и финансовую оснащённость хозяйств района. В связи с этим в опыт были включены несколько наиболее распространённых способов внесения удобрений при двух дозировках азота и фосфора, что должно было наглядно продемонстрировать их сравнительную эффективность и степень взаимозаменяемости.
Результаты исследований показали высокую степень отзывчивости нута на внесение азотных и фосфорных удобрений. Уже в фазе цветения был отмечен рост показателя облиственности культурных растений по мере увеличения доз применяемых удобрений и уровня их доступности (табл. 18). Так, если разбросное внесение N2o Р20 позволило повысить облиственность нута на 2%, то внесение этих же элементов в рядок и комбинированно, при той же дозировке удобрений, - на 8 и 11% соответственно. Те же способы внесения удобрений, но при N45 Р45 повышали рассматриваемый показатель на 5, 12 и 11%, соответственно. Аналогичная ситуация сохранялась до конца вегетации нута (табл. 18). Перед уборкой растения контрольного варианта были облиственны всего на 4,8%), на фоне внесения минеральных удобрений этот показатель варьировал на уровне 6 - 7%. Интересно отметить, что нут, развивающийся в условиях лучшей обеспеченности элементами минерального питания, способен в некоторой степени нивелировать негативное воздействие засушливых условий вегетационного периода. Наиболее наглядно это прослеживается при анализе данных по высоте растений. Наряду с ростом этого показателя, при внесении удобрений, наблюдается и его стабилизация, что подтверждается снижением ошибки выборочной средней (табл. 19). Если нут контрольного варианта в самый засушливый год (1999 г.) был на 7 см ниже, чем в наиболее увлажнённый (1997 г.), то культурные растения вариантов с внесением удобрений локально, в рядок или комбинированно из года в год отличались по высоте максимум на 3 см. вызываемых минеральными удобрениями. Известно, например, что внесение минеральных удобрений приводит к изменению растительной ткани, усиливает водоудерживающую способность протоплазмы, способствует усилению осмотического давления в клетках, что обеспечивает более полное извлечение влаги из почвы, снижает коэффициент водопотребления (Юркин, 1979; Листоедов, Шапошникова, 1984).
Однако, применяя удобрения необходимо иметь ввиду тот факт, что в любом агроценозе имеется огромный потенциал представителей сорной флоры, которые с таким же, а часто даже и с большим успехом воспользуются дополнительным количеством элементов минерального питания (Синягин, Кузнецов, 1979; Власенко, 1994). Это наглядно демонстрируют результаты наших исследований. Засорённость посевов нута при внесении N2o Р20 возрастает в среднем на 17,9% по численности и на 10,4% по биомассе, при увеличении дозы удобрений до N45 Р45 - на 19,9 и 24,3% соответственно (сравнение с вариантом без внесения удобрений). Отмечено также, что если анализ численности сорняков в посевах нута позволяет лишь нечётко наметить тенденцию роста засорённости при повышении доз внесённых азота и фосфора с 20 до 45 кг/га (табл. 20), то биомасса сорняков в этом случае увеличивается однозначно (Приложение 6, рис. 10). Однако ни в том, ни в другом случае нельзя безоговорочно признать статистически достоверными различия между вариантами с разными способами внесения удобрений, хотя к концу вегетации (перед уборкой) всё же можно выделить тенденцию некоторого преимущества, для питания сорняков, применения удобрений с заделкой их в почву над разбросным способом. По поводу последнего факта можно сделать два предположения. Первое состоит в том, что, вероятно, потребление элементов минерального питания растениями лимитируется главным образом недостатком влаги, а не местом локализации удобрений. Особенности гидротермического режима вегетационного периода степной зоны Западной Сибири вполне оправдывают состоятельность данного предположения. Однако, анализ основных параметров агроценозов нута (облиственность и высота культурных растений, густота их стояния, численность и биомасса злаковых сорняков в посевах) показывает явную отзывчивость изучаемых сообществ, в первую очередь, на различные дозировки вносимых азота и фосфора. Более того, культурные растения контрольного варианта и варианта с удобрениями внесёнными вразброс уже с ранних фаз вегетации даже визуально уступают нуту с вариантов, где удобрения заделывались в почву.
Остается полагать, что удобрения внесённые вразброс в засушливых условиях региона исследований малопродуктивно используются культурными растениями. Большая их часть при отсутствии обильных дождей остаётся блокированной в недоступных для нута верхних слоях почвы. При наличии минимального количества атмосферных осадков минеральные элементы внесённого вразброс удобрения скорее всего лучше будут использоваться сорным компонентом формируемого агроценоза, чем культурным. Это обусловлено, в первую очередь, максимальной адаптированностью сорняков к суровым условиям выживания, высокой степенью конкурентоспособности, а также более рассеянным распределением их семян как в вертикальном, так и в горизонтальном профиле почвы. Удобрения заделанные в почву, с большей вероятностью и скоростью переходят в формы доступные для использования их растениями, причём как культурными, так и сорными. Повышению
