Содержание к диссертации
Введение
1. Место, схема, условия и методика проведения исследований 13
1.1. Место проведения полевых опытов, схема и объекты исследований 13
1.2. Агрохимическая характеристика почв 21
1.3. Агрометеорологические условия 22
1.4. Программа проведения исследований 31
1.5. Методика наблюдений учетов и анализов 32
2. Изменение агрохимических свойств почвы при различных уровнях интенсификации технологий 35
2.1. Влияние технологий на плодородие серой лесной легкосуглинистой почвы 35
2.2. Изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой песчаной почвы под влиянием систем удобрений и средств защиты растений 42
3. Особенности формирования высокопродуктивных агроценозов озимой ржи в зависимости от технологии возделывания и уровня использования агрохимических средств 51
3.1. Влияние технологий возделывания на структуру посевов озимой ржи 52
3.2. Фотосинтетическая деятельность посевов озимой ржи 61
3.3. Структура урожая озимой ржи 70
3.4. Роль органических и органо-минеральных систем удобрения в повышении урожайности озимой ржи
3.5. Уровень минерального питания как фактор повышения продуктивности озимой ржи 78
3.6. Значимость средств химизации в повышении урожайности озимой ржи 84
3.7. Урожайность озимой ржи при различных технологиях возделывания 3.8. Эффективность систем удобрений в зависимости от климатических факторов 101
3.9. Влияние удобрений и химических средств защиты растений
на урожайность озимой ржи 106
4. Влияние технологий возделывания и агрохимических приемов на качество зерна озимой ржи 110
4.1. Факторы, определяющие качество зерна озимой ржи
4.2. Изменение биохимического состава зерна озимой ржи при разных технологиях возделывания 118
4.3. Технологические качества озимой ржи 126
4.4. Хлебопекарные качества озимой ржи 130
4.5. Посевные качества озимой ржи 135
4.6. Влияние агрохимических средств на содержание азотистых веществ в зерне озимой ржи 140
4.7. Влияние систем удобрения и пестицидов на содержание нитратов в зерне озимой ржи 147
4.8. Изменение содержания крахмала в зерне озимой ржи при использовании агрохимических средств 151
4.9. Влияние систем удобрения и химических средств защиты растений на содержание макроэлементов в зерне озимой ржи 153
5. Фитосанитарные и экологические аспекты технологий возделывания озимой ржи и использования средств химизации 157
5.1. Вред, причиняемый сорными растениями и пути регулирования фитосанитарного состояния посевов озимой ржи 157
5.2. Влияние технологий возделывания на фитосанитарное состояние посевов 164
5.3. Формирование оптимального фитосанитарного состояния посевов озимой ржи в зависимости от систем удобрений и химических средств защиты растений 174
5.4. Экологические аспекты применения средств химизации 180
5.5. Содержание тяжелых металлов в зерне озимой ржи в зависимости от систем удобрений и химических средств защиты растений 189
5.6. Роль агрохимических мероприятий в повышении экологической радиоустойчивости почв и снижении накопления ,37Cs продукцией растениеводства 193
5.7. Влияние систем удобрений и химических средств защиты растений на накопление цезия-137 в зерне озимой ржи 200
6. Обоснование технологий возделывания озимой ржи по энерго- и ресурсосберегаемости 205
6.1. Современное состояние производства озимой ржи и её роль в повышении энергоэкономичности 205
6.2. Энергосберегающая роль плодосменного севооборота 209
6.3. Ресурсосберегающая и агроэкологическая и роль основной обработки почвы 212
6.4. Энергетическая эффективность технологий возделывания озимой ржи 217
7. Экономическая эффективность технологий возделывания озимой ржи и применения агрохимических средств
7.1. Экономический анализ технологий возделывания озимой ржи 227
7.2. Экономическая эффективность применения удобрений и
химических средств защиты растений 232
Выводы 235
Предложения производству 239
Список литературы 241
- Агрометеорологические условия
- Изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой песчаной почвы под влиянием систем удобрений и средств защиты растений
- Роль органических и органо-минеральных систем удобрения в повышении урожайности озимой ржи
- Влияние агрохимических средств на содержание азотистых веществ в зерне озимой ржи
Введение к работе
Актуальность темы. Стратегической задачей агропродовольственной политики государства является формирование эффективного конкурентноспособного агропромышленного производства, обеспечивающего продовольственную безопасность страны и сохранение природных ресурсов. Национальная продовольственная безопасность невозможна без стабильного высококонкурентного рынка зерна.
В Нечерноземной зоне России озимая рожь – самая распространенная продовольственная культура. Она обладает высокими адаптивными свойствами к условиям выращивания, однако её урожайность остается низкой и далеко отстает от потенциальных возможностей. В условиях нынешнего экономического кризиса наращивать производство высококачественного продовольственного зерна озимой ржи в регионе можно только при переходе к энергосберегающим технологиям с использованием эффективных систем обработки почвы, норм высева семян, систем удобрений и средств защиты растений.
В настоящее время при снижении объемов применения средств химизации в существующих системах земледелия весьма актуально определение оптимальных доз удобрений, особенно при комплексном применении с пестицидами, что одновременно решает вопросы экологии, энергосбережения, повышения урожайности и качества получаемой продукции. Это вызывает необходимость поиска принципиально новых научных решений стабилизации производства зерна с учетом ресурсного обеспечения отечественного товаропроизводителя и радиоактивного загрязнения почв юго-западной части Нечерноземной зоны России в результате аварии на Чернобыльской АЭС.
Предполагается, что биологизация интенсификационных процессов в растениеводстве на уровне технологий способна обеспечить стабильную урожайность, экономию невозобновляемых энергоресурсов, экологическую устойчивость агрофитоценозов.
Однако экспериментальных подтверждений данной концепции явно недостаточно, требуется проведение комплексных исследований и эколого-агрохимическое обоснование технологий возделывания озимой ржи в конкретных почвенно-климатических условиях с учетом техногенного загрязнения окружающей среды.
Цель и задачи исследований. Целью многолетних исследований являлась разработка технологий возделывания озимой ржи с разным уровнем применения средств химизации, обеспечивающих получение стабильных урожаев высококачественного продовольственного зерна на разных типах почв юго-западной части Нечерноземной зоны России.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
- изучить влияние технологий возделывания озимой ржи на изменение показателей плодородия почвы;
- исследовать фитоценотические взаимосвязи в посевах озимой ржи в зависимости от технологий возделывания;
- определить основные параметры фотосинтетической деятельности посевов озимой ржи в вариантах с разными технологиями возделывания;
- выявить влияние технологий возделывания на структуру урожая, урожайность и качество озимой ржи;
- установить оптимальный и допустимый уровень применения средств химизации на реализацию потенциальной продуктивности и стабильность урожаев озимой ржи в условиях дерново-подзолистых песчаных почв;
- провести определение фитосанитарного состояния посевов озимой ржи в вариантах изучаемых технологий;
- изучить влияние средств химизации на содержание тяжелых металлов в зерне озимой ржи;
- оценить действие систем удобрений и пестицидов на переход радиоцезия в урожай зерна озимой ржи;
- дать оценку технологий возделывания озимой ржи по энерго - и ресурсосберегаемости;
- рассчитать основные параметры экономической эффективности технологий возделывания озимой ржи;
- на основе системного подхода обосновать экологически безопасные и экономически оправданные технологии возделывания озимой ржи для разных типов почв юго-западной части Нечерноземной зоны России;
Научная новизна. Впервые в юго-западной части Нечерноземной зоны Российской Федерации разработаны, теоретически обоснованы и комплексно оценены технологии возделывания озимой ржи с переменной по глубине основной обработкой почвы, разными нормами высева семян, дифференцированным применением средств химизации позволяющие получать высокие и стабильные урожаи зерна на серых лесных легкосуглинистых почвах.
Исследования выполнены на основе системного подхода. В изучаемые технологии введены новые элементы: озимая рожь выращивается в плодосменном севообороте; используется последействие навоза, зеленого удобрения и прямое влияние соломы; ограничивается применение средств химизации вплоть до полного их исключения; первостепенное значение в технологиях уделяется биологическим факторам повышения почвенного плодородия, защиты растений от сорняков вредителей и болезней.
Доказано, что предлагаемые технологии оптимизируют фитоценотические взаимосвязи в посевах, обеспечивают полноценную работу фотосинтезирующего аппарата растений, улучшают составляющие продукционного процесса и на этой основе дают возможность получения высоких и стабильных урожаев зерна озимой ржи хорошего качества.
В условиях радиоактивного загрязнения дерново-подзолистых песчаных почв разработанные системы удобрения в комплексе с химическими средствами защиты растений позволяют в значительной мере повысить продуктивность озимой ржи, качество урожая и снизить накопление радионуклидов в продукции.
Статистически обоснованы количественные взаимосвязи динамики урожайности озимой ржи с составляющими продукционного процесса и фитосанитарным состоянием посева. Предлагаемые технологии возделывания озимой ржи экономически выгодны и экологически безопасны.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Неоднозначность влияния органических, органо-минеральных и минеральных систем удобрения на изменение основных агрохимических показателей серой лесной и дерново-подзолистой почв.
-
Технологии возделывания озимой ржи с разноинтенсивной основной обработкой почвы, оптимальными нормами высева семян и дифференцированным применением средств химизации способствуют формированию высокопродуктивных посевов и являются основой стабильности производства высококачественного зерна.
-
Научно обоснованные системы удобрения и химические средства защиты растений обеспечивают высокую урожайность и качество экологически безопасной продукции в условиях радиоактивного загрязнения дерново-подзолистых песчаных почв.
-
Испытанная в условиях многолетних полевых опытов интегрированная система защиты растений озимой ржи способствует оптимизации фитосанитарного состояния посевов.
-
Предлагаемые для условий производства технологии являются экологически безопасными, энергосберегающими и экономически обоснованными.
Практическая значимость результатов исследования. Сельскохозяйственным предприятиям при разной обеспеченности материально-денежными средствами и агрохимическими ресурсами предложены для освоения дифференцированные технологии возделывания озимой ржи на уровне урожайности 3,0-5,0 т/га.
Внедрение научных разработок позволяет рационально распределять ресурсы, подбирая оптимальные способы обработки почвы, нормы высева семян, системы удобрений и средств защиты растений для стабилизации и увеличения производства зерна озимой ржи на серых лесных легкосуглинистых почвах юго-западной части Нечерноземной зоны России.
Экспериментально установленные в полевых условиях оптимальные дозы и сочетания средств химизации позволяют получать экологически безопасную и экономически обоснованную продукцию на загрязненной территории юго-запада России.
Научные разработки реализованы в ряде сельскохозяйственных предприятий Брянской области.
Опубликованная по материалам диссертации монография используется в учебном процессе профессиональной подготовки студентов, переподготовке и повышении квалификации специалистов агропромышленного комплекса Брянской области.
Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены на Х межвузовской научно-практической конференции «Достижения науки и передовой опыт в производство и учебно-воспитательный процесс» (Брянск, 1997); XI международной научно-производственной конференции «Агроэкологические аспекты системы земледелия юго-западной части Нечерноземной зоны Российской Федерации» (Брянск, 1998); Российской научно-практической конференции «Достижения аграрной науки в решении экологических проблем Центральной России» (Орел, 1999); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения» (Брянск, 1999); Международной научно-практической и учебно-методической конференции «Наука и образование – возрождению сельского хозяйства России в XXI веке» (Брянск, 2000); Международной научно-практической конференции молодых ученых «Ученые – возрождению сельского хозяйства России в XXI веке» (Брянск, 2000); Международной научно-практической конференции «Производство экологически безопасной продукции растениеводства и животноводства» (Брянск, 2004); I Всероссийской научно-практической конференции «60 лет высшему аграрному образованию Северо-Востока Нечерноземья» (Киров, 2004); III Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Актуальные проблемы современных аграрных технологий» (Астрахань, 2008); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии, защиты растений и экологического земледелия» (Саратов, 2009); VI Международной конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2009).
Диссертационная работа обсуждена и одобрена на расширенном заседании кафедры растениеводства и общего земледелия Брянской ГСХА.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 33 работах.
Организация исследований и личный вклад автора. Автору принадлежит организация проведения полевых и лабораторных опытов, выполнение основной части экспериментальных исследований, анализ результатов, формулирование новых закономерностей, выводов и рекомендаций производству. Часть материала получена во время совместной работы с сотрудниками Новозыбковской государственной сельскохозяйственной опытной станции ВИИИА имени Д.Н. Прянишникова.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 291 странице компьютерного текста, состоит из введения, девяти глав, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений. Работа содержит 47 таблиц и 15 рисунков, 39 приложений. Список литературы включает 543 источника, в том числе 32 на иностранных языках.
Автор выражает искреннюю признательность докторам сельскохозяйственных наук, профессорам В.Ф. Мальцеву, Н.М. Белоусу, В.Ф. Шаповалову, В.Е. Торикову, доцентам С.М. Сычеву, В.А. Ляхову за помощь и содействие в выполнении настоящей работы и благодарит сотрудников кафедры растениеводства и общего земледелия, аспирантов и студентов, принимавших участие в данной работе.
Агрометеорологические условия
Брянская область расположена на юго-западе России в центральной таежно-лесной почвенно-биоклиматической области, входящей в состав бореального (умеренно холодного) почвенно-климатического пояса.
Агрометеорологические параметры Брянской области — следствие её географического положения: она ограничена 515Г и 5402 северной широты и 1116 и 3520 восточной долготы (Васильев, 1994). Протяженность области с запада на восток 270 км, с севера на юг - 245 км. Поверхность территории области (34,8 тыс. км ) представляет собой слабоволнистую равнину с общим пологим склоном с северо-востока на юго-запад.
Брянская область расположена в западной части Русской равнины, открытой для атлантических циклонов и холодных ветров арктических широт. Рельеф характеризуется сильной эрозионной расчлененностью - глубокимл долинами рек и оврагами.
Устойчивый снежный покров обычно образуется только в первой половине декабря, мощность его колеблется в значительных пределах. Максимальной высоты снежный покров достигает в конце февраля - начале марта, при этом толщина покрова в полевых условиях составляет в отдельные годы 34...45 см, а в малоснежные зимы не превышает 10 см. Зимы с температурой почвы -10 С и ниже на глубине 20 см бывают 26 раз за столетие, на глубине 40 см — один раз в десять лет.
Основной фактор для формирования климата — солнечная радиация. Её суммарный приход (прямая, рассеянная) около 16-18 млн. МДж на 1 га, в том числе фотосинтетически активная радиация (ФАР) - 8-9 млн. МДж/га. Климат Брянской области умеренно-континентальный с теплым летом, умеренно холодной зимой и достаточно устойчивым увлажнением.
В области по термическим ресурсам выделяют два агроклиматических района (северный и южный), разделенных изотермой 2300 С, и четыре подрайона. А.И. Артюховым (2002) было выделено дополнительно ещё два агроклиматических подрайона - II ВП (Почеп) и II ГС (Севск) из-за значительной разницы среднемноголетней суммы выпадающих осадков за период вегетации по данным соответствующих метеорологических станций.
По количеству осадков территория области относится к зоне умеренного увлажнения. Годовая сумма осадков составляет в среднем 530-655 мм, при этом на холодный период приходится 30-35%, а на теплый 65-70 %, с максимумом в июле. Хотя в июле выпадает значительное количество осадков, в почву влаги поступает не многим больше, чем в другие месяцы. Это объясняетсл выпадением дождей в форме ливней, которые способны промочить лишь верхний слой и сильным испарением влаги в жаркий период (Агроклиматические ресурсы... 1972). В отдельные годы в весенне-летний период растения остро испытывают дефицит влаги, так как дожди выпадают неравномерно. Зафиксированы случаи, когда за месяц не было ни одного дождя, что при крайне низкой водоудерживающей способности почв легкого механического состава ведет к возникновению почвенной засухи, угнетению посевов и резкому снижению урожая. К оптимальному сроку посева озимой ржи в условиях области запас продуктивной влаги в метровом слое почвы достаточный 150-180 мм.
Минимальное количество осадков приходится на январь, февраль и март, но, несмотря на это, увлажнение почвы к началу возобновления вегетации озимой ржи вполне достаточное, в пахотном слое около 70 мм продуктивной влаги, а в метровом - свыше 200 мм. Влагообеспеченность данной культуры во время вегетации составляет 85-100 %.
По многолетним данным Брянской метеостанции среднегодовая темпе ратура воздуха в северо-восточных районах составляет 4,7 С, а в южных и юго-западных - доходит до 5,9 С. Абсолютный многолетний максимум температуры воздуха достигает 36-39 С, а абсолютный минимум - 42 С. Однако такие высокие и низкие температуры наблюдаются редко, менее, чем пять раз в столетие. За последние 20 лет температура опускалась зимой до -36 С в январе 1987 года, а поднималась до 36...37 С в 1992, 1999 и в 2001 годах.
Продолжительность вегетационного периода (в пределах среднесуточных температур + 5 С и выше) составляет 176-193 дня, а сумма температур за это время - 2450-2750 С.
Период активной вегетации (со средними суточными температурами воздуха выше + 10 С) составляет 136... 154 дня. Он начинается в конце апреля -начале мая и заканчивается в сентябре. Сумма активных температур составляет 2150...2450 С. Таким образом, температурный фактор не является лимитирующим для выращивания озимой ржи.
За период проведения исследований в Брянской ГСХА расположенной в 25 км южнее города Брянска и Новозыбковской ГСОС ВНИИА расположенной в юго-западной части области, на восточной окраине Полесской низменности в зоне лесостепи погодные условия характеризовались значительным разнообразием (табл. 4, 5), что позволило разносторонне оценить агрохимические приемы и технологии возделывания озимой ржи.
Анализируя погодные условия вегетационных периодов озимой ржи за последние 16 лет (1993-2008 гг.), можно констатировать, что среднегодовая температура воздуха в годы исследований за рюключением 1993 года, который по температурному режиму оказался холоднее обычного на 0,5 С, в основном за счет пониженных температур в летне-осенний период, превышала норму.
Изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой песчаной почвы под влиянием систем удобрений и средств защиты растений
Большое значение для накопления органического вещества имеет не только величина листьев, но и продолжительность их работы, то есть фотосинтетический потенциал (ФП).
Фотосинтетический потенциал - обобщающий показатель биологических особенностей культуры, действия агротехнических приемов возделывания, влияния почвенных и погодных условий. Следовательно, задачей энергосберегающих технологий возделывания озимой ржи является формирование посевов, фотосинтетический потенциал которых обеспечивал бы получение высоких урожаев зерна. Установлено, что каждая тысяча единиц ФП в зависимости от технологии обеспечивает получение зерна озимой ржи в интервале 1,7-3,0 кг (Ляхов, 2002; Мальцев, Каюмов и др., 2002; Малявко и др., 2003).
В наших опытах ФП озимой ржи изменялся под влиянием технологий возделывания и находился в прямой зависимости от площади фотосинтезирующе-го аппарата. Прямо пропорционально площади листьев более высокие значения
ФП 1867-2454 тыс.м х дней/га отмечены в технологиях с нормой высева 6,0 млн. всхожих семян на 1 га, при снижении которой до 4,5 и 3,0 млн. шт/га они уменьшились соответственно на 2-10 и 4-24%.
В интенсивной и умеренной технологиях величина ФП была максимальной 1872-2454 и 1873-2430 тыс.м2/гах сутки.
Фотосинтетический потенциал довольно тесно коррелирует с урожайностью независимо от нормы высева семян (г = 0,76 - 0,94).
Известно, что большие объемы накопления фотосинтетической массы далеко не всегда способны сформировать высокий урожай зерна, что связано с различной активностью донорно-акцепторных отношений у разных генотипов. Одним из принципов регулирования и программирования урожаев, сформулированных И.С. Шатиловым (1973), является определение величины урожая по результатам фотосинтетической деятельности посевов. Величиьа биологического урожая зависит от размера фотосинтетической поверхности и степени преобладания интенсивности фотосинтеза над дыханием. Чем больше эта разница, тем продуктивнее работает фотосинтезирующий аппарат, тем выше будет показатель чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ), определяе-мый, как количество граммов сухого вещества, синтезируемого I м" поверхно-сти листьев за сутки {тіш" х сутки). Этот показатель, рассматриваемый в процессе онтогенеза, характеризует динамику накопления биологического урожая в связи с фотосинтетической активностью растений.
Величина ЧПФ в сочетании с площадью листьев предопределяет различные суточные привесы сухой биомассы, которые обуславливают ход накопления сухого вещества растениями. В агрономических исследованиях, где оценка ЧПФ заменяет оценку интенсивности фотосинтеза, по мнению многих исследователей, не наблюдается четкой зависимости между чистой продуктивностью фотосинтеза и величинами биологического и хозяйственного урожая (Мальцев, Каюмов и др., 2002). Это обусловлено отсутствием связи между интенсивностью фотосинтеза и урожаем, а также различным фотосинтетическим типом растений (Мокроносов, 1981). Особенно сложно установить также корреляционные связи у культур с побеговым типом ассимиляции, к которым относится рожь.
Анализ эффективности фотосинтеза по его чистой продуктивности показывает, что данный показатель в значительной степени определялся как уровнем норм высева семян, так и уровнем интенсификации агротехнологий. Наиболее высокая ЧПФ за межфазный период 10.2-10.5.1. была отмечена на разре-женных посевах 4,6-4,9 г/м" в сутки, при увеличении нормы высева семян величина данного показателя снижалась. Усиление фона питания способствующее получению более высоких значений показателей ассимиляционной поверхности, в основном приводило к взаимному затенению листьев, что в большинстве случаев не позволяло в полной мере реализовать фотосинтетический потенциал и приводило к снижению ЧПФ. Следовательно, показатели ЧПФ озимой ржи увеличивались на биологических с минимальным уровнем применения средств химизации и альтернативных технологиях, что объясняется улучшением светового режима. По альтернативным технологиям чистая продуктивность фото-синтеза посева озимой ржи достигла максимальных значений 4,6-4,9 г/м" в сутки в расчете на фотосинтезирующую поверхность листьев. В связи с этим наблюдается обратная зависимость между чистой продуктивностью фотосинтеза и урожайностью (г = - 0,53).
Одним из немаловажных показателей эффективности деятельности листового аппарата является продуктивность работы листьев (ПРЛ), которая выражается в массе зерна, сформированного культурой на единицу фотосинтетического потенциала. Максимальные показатели ПРЛ были нами получены на разреженных посевах - 1,9-2,7 кг зерна/тыс. ед. ФП, увеличение нормы высева семян на 25 и 50% приводило к снижению данного показателя до 1,7-2,1 кг зерна/тыс. ед ФП - по фону с нормой высева семян 6,0 млн. шт/га.
Возрастающие уровни минерального питания в сочетании с пестицидами оказали неоднозначное влияние на зерновую производительность ФП. Продуктивность работы листьев находилась на одном уровне по интенсивным и умеренным технологиям, по альтернативным выход зерна на тысячу единиц фотосинтетического потенциала был ниже на 19-30%.
Благодаря поддержанию на высоком уровне чистой продуктивности фотосинтеза, которая обуславливает более интенсивное накопление органического вещества и способствует увеличению выхода зерна на 1000 единиц фотосинтетического потенциала, достаточно высокая ПРЛ формируется, по умеренной технологии с нормой высева семян 3,0 млн. шт/га.
Роль органических и органо-минеральных систем удобрения в повышении урожайности озимой ржи
В современном земледелии удобрения обеспечивают 35 - 40 % прироста урожайности, а их рациональное применение позволяет в 2,0 - 2,5 раза снизить амплитуду ее колебаний (Гриценко, 1971; Кулаковская, 1990; Курганова, 1999; Войтович и др., 2003). На дерново-подзолистых почвах благодаря им может сформироваться до 55 % урожая, на серых лесных - до 28, на черноземах до - 20 % (Войтович и др., 2003). При этом минеральные удобрения не должны противопоставляться биологизации земледелия. Биологизация и химизация земледелия должны дополнять друг друга (Иванов, Сычев и др:, 2009). Так как снижение применения удобрений дестабилизирует и снижает устойчивость производства продукции растениеводства и в частности зерна (Литвак и др., 1990; Иванов, 2002, 2003;). Это положение очень важно для дерново-подзолистых почв Нечерноземья России, которые содержат сравнительно небольшое количество легкодоступных элементов питания и характеризуются низким естественным плодородием (Тюлин, Гущина, 1992, Сычев, 2003).
Известно, что на. дерново-подзолистых почвах в первом минимуме находится азот. Поэтому решающее значение в формировании, урожая зерна озимой ржи на данных почвах принадлежит азотным;удобрениям (Кобы-лянский, 1982; Державин, 1986; Кореньков и др:, 1987; Семенов, 1990;. Войтович и др., 2001), в том числе азотным подкормкам (Зиганшин и , др., 1981; Составчук, 1982; Саранин и др., 1986; Кореньков; 1985; 1986;), хотя для большинства районированных сортов эффективно используемая его доза редко превышает 90 кг/га д.в. Однако исследованиями проведенными в полевом опыте Новозыбковского филиала ВИУА установлено, что дозы азота (120 кг/га) повышали продуктивность озимой ржи при низкой (2,25 млн. шт/га) норме высева семян, (Белоус, Харкевич, 1999). Увеличение дозы азота до 150-180 кг/га не только не обеспечивало адекватного роста урожайности зерна но даже снижало ее (Дудинцев, Корчагин, 1989; Корчагин Нёнайденко, 1994).
На высокие дозы азота озимая рожь, как правило, не реагирует (Алиев, 1989; Кунцевич, Пикун, 1990), наиболее эффективно дробное применение высоких доз (Казьмин, Никитишен, 1990), поскольку в годы с продолжительной и теплой осенью при разовом внесении всей дозы до посева, в результате более сильного развития? вегетативной массы растений осенью, усиливается, действие неблагоприятных факторов, в частности, выпревание и поражение снежной плесенью (Семенов, 1990). Недостаток или избыток азота в питательной среде на ранних этапах (II — III этапы органогенеза) влияет на закладку и развитие побегов кущения, на IV и VII этапах - на закладку и реализацию колосков и цветков в колосе, в период цветения и налива зерна (IX - XI) - на озерненность колоса и массу зерна (Натрова, Смочек, 1983).
За счет оптимального срока внесения азота можно получить дополнительную прибавку урожая зерна от 2 до 5 ц/га. При внесении азота в дозах 60 и 90 кг/га явное преимущество имел весенний срок внесения — в начале возобновления вегетации растений (Кулик, 1978). По сравнению с осенним применением, урожай от внесения азота весной дает прибавку 2,0-4,5 ц/га (Томсон, 1981; Состравчук, 1986). Более высокая эффективность объясняется потреблением в этот период больших количеств азота в связи с быстрым прохождением основных фаз развития и накопления мощной вегетативной массы. Наиболее высокие прибавки урожайности зерна озимой ржи получаются при подкормке посевов в первые 5-10 дней после весеннего возобновления вегетации растений (Кореньков, 1999).
Высокую эффективность показала подкормка в фазу выхода в трубку обеспечившая прибавку 0,56-0,86 т/га при урожайности 4,47 т/га (Дудиннеь, Корчагин, 1989). За счет повышения уровня подкормки с 20 до 40 кг/га азота прибавка урожайности озимой ржи составила 0,42 т/га зерна, или 60 кг/га сырого протеина (Kurten, 1978),
Азот, внесенный в фазе кущения, больше влияет на урожай, в фазе выхода в трубку - частично на урожай и частично на качество, в фазе колошения-цветения больше влияет на качество зерна (Бесланеев и др., 2006). Поздние подкормки (фазы последнего листа и колошения) обеспечивают увеличение урожайности за счет сокращения доли щуплого зерна или за счет повышения массы 1000 зерен (Kling, 1985).
Эффективность фосфорных и калийных удобрений зависит в основном от содержания их подвижных форм в почве (Кулаковская. 1978; Соколов, 1990; Прокошев, Дерюгин, 2000). С ростом окультуренности почв и их обеспеченности элементами минерального питания эффективность фосфорных и калийных удобрений снижается, при этом уменьшается их вклад в формирование урожая (Державин, 1992). Однако недостаток фосфора на ранних этапах развития зерновых не может быть компенсирован высокой его обеспеченностью в последующие фазы. При недостаточном содержании в почве доступных растениям соединений этого элемента, нет оснований рассчитывать на получение даже средних урожаев озимой ржи. Внесение фосфорных удобрений стимулирует усвоение азота, что удваивает коэффициент их полезного действия. При достаточной обеспеченности фосфором создаются оптимальные условия для укоренения и кущения растений, их успешной перезимовки (Державин и др., 2000; Аристархов, 2000).
По данным опытов Географической сети прибавки урожая озимой ржи от внесения 40 кг/га фосфорных удобрений составили на дерново-подзолистых почвах 0,06-0,15 т/га (Панников, Минеев, 1977). Массовые опыты Географической сети не выявили такого высокого действия на озимую рожь фосфора, как азота. Эффективность применения возрастающих доз фосфорных удобрений под озимую рожь в ряде почвенно-климатических зон определена по результатам единичных опытов, поэтому действие фосфорных удобрений на озимую рожь требует дальнейшего исследования.
По действию на урожай озимой ржи калийные удобрения находятся на третьем месте после азотных и фосфорных. В то же время на почвах, бедных калием, нельзя добиться высоких урожаев этой культуры без соответствующего количества калийных удобрений. С ростом урожайности и увеличением выноса калия растениями роль калийных удобрений повышается, особенно возрастает потребность в калии на известкованных почвах (Кулаковская, 1990). Калий определяет углеводный и азотный обмен, благоприятствует синтезу хлорофилла и повышает устойчивость растений к неблагоприятным условиям (Ненай-денко, 1984; Минеев, 1999; Прокошев, Дерюгин, 2000). Калийные удобрения играют важную роль в повышении зимостойкости и урожайности озимой ржи только при совместном внесении их с азотными и фосфорными под вспашку или культивацию. Наиболее высокие прибавки урожая зерна ржи дает применение калийных удобрений на супесчаных и бедных суглинистых почвах (Тулин, Ставрова, 1992). Приемы использования фосфорных и калийных удобрений в последнее время не претерпели значительных изменений. Под озимую рожь их вносят в виде основного удобрения, а небольшую часть фосфорных - в рядки при посеве (Саранин, 1986).
Высокие урожаи зерна озимой ржи хорошего качества можно получить только при применении полного минерального удобрения в дозах, рассчитанных на конкретные почвенно-климатические условия (Державин. 1992). По данным СИ. Новоселова и др., (2007) Применение минеральных удобрений под озимую рожь улучшало условия питания на протяжении всего периода вегетации. В фазу кущения увеличивалось содержание в растениях азота, в фазу выхода в трубку - азота и калия, в фазу колошения — азота, фосфора и калия. Применение расчетных доз удобрений под урожай 4 т/га в среднем за три года обеспечило получение 3,29-3,80 т/га. В опытах В.Т. Рымаря, А.А. Новичихина (2007) прибавка от основного внесения туков в дозах по 30 и 60 кг/га NPK составила соответственно 0,39 и 7,7 т/га. Ранневесенняя подкормка из расчета 30 кг/га азота на фоне основного удобрения обеспечила дальнейшее повышение сборов зерна. На фоне 30 кг/га NPK он увеличивался ещё на 0,37 т/га, а на фоне 60 кг/га NPK - на 0,23 т/га.
Влияние агрохимических средств на содержание азотистых веществ в зерне озимой ржи
Основным «строительным материалом» органической жизни являются четыре химических элемента: углерод, кислород, водород и азот, которые относят к органогенным элементам (Цыгуткин, Ермохин, 2007). Остальные 75 элементов относятся к минеральным элементам. Учеными доказано или сформулировано в виде гипотез благотворное влияние на живые организмы 31 элеме? -та. В соответствии с наукой о питании к основным элементам (макроэлементам) относят калий, кальций, магний, натрий, фосфор, серу, суточная норма потребления, которых превышает 100 мг. Остальные относятся к микроэлементам. Исследования последних лет свидетельствуют об исключительно важной роли макро- и микроэлементов в питании человека и развитии заболеваний. Все это свидетельствует о необходимости изучения минерального состава растительной продукции и закономерностей его изменения в результате практической деятельности человека (Бергнер, 1997). Зерно и получаемые из него продукты - важнейший источник минеральных веществ, для организма человека.
При комплексном применении разнообразных по своей природе средств химизации необходимы знания, об изменениях минерального состава зерна включая показатели варьирования содержания не только макро- и микроэлементов, но и тяжелых металлов, азотсодержащих соединений (не только белка, но и минеральных форм азота) (Ладонин, 1990).
Проведение исследований показало, что содержание фосфора в зерне озимой ржи имело определенные различия по вариантам опыта (прил. 41-43; табл. 30). Функционально этот элемент исключительно значим: способствует процессу минерализации, при котором кости приобретают прочность и плотность; является компонентом клеточных мембран; входит в состав главного источника энергии в организме - аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), необходимой для работы мозга (Бергнер, 1997). Особенно контрастно изменялось содержание этого макроэлемента в вариантах с комплексным применением агрохимикатов. Минимальное содержание фосфора 3933 мг/кг зерна отмечено по фону последействия навоза 40 т/га в сочетании с низкой нормой минеральных туков и пестицидов. При исключении навоза и с усилением уровня минерального питания наблюдалась тенденция увеличения накопления фосфора конечной продукцией, а по фону N210P90K180 + пестициды его количество достоверно возросло и достигло максимума 4400 мг/кг. В вариантах без применения химических средств защиты растений его содержание варьировало от 4000 до 4233 мг/кг, существенных различий в зависимости от уровня применения минеральных туков в данном случае не выявлено.
Роль калия и натрия в организме также огромна. На основе их взаимодействия поддерживается осмотическое давление, постоянство клеточной и межклеточной жидкости, кислотно-щелочное равновесие, водно-солевой баланс и кровяное давление. Они участвуют в сердечных и мышечных сокращениях, деятельности желез внутренней секреции, выделительной функции почек, в межклеточных контактах (Бергнер, 1997). Изучаемые системы удобрения и средств защиты растений не оказывали существенного влияния на накопление, как калия, так и натрия зерном озимой ржи, которое находилось на уровне 3933-4267 и 13,3-16,7 мг/кг соответственно. Однако по фону NuoPeoK o отмечена тенденция снижения содержания данных макроэлементов, что вероятно связано с ростовым разбавлением концентрации К и Na в результате высокой урожайности зерна озимой ржи.
Кальций является основой костных структур (фосфат кальция). Определённая часть кальция необходима для работы клеточных мембран, передачи нервных импульсов, регулирования процесса свертывания крови, всасывания продуктов пищеварения в кишечнике. Кальций, присутствует в каждой клетке организма, где регулирует воспроизводство их и синтез белка (Бергнер, 1997).
Минимальное содержание кальция в зерне озимой ржи (437 мг/кг) отмечено на контроле, применение удобрений способствовало повышению содержания Са до уровня 587 мг/кг по фону N210P90K180 в сочетании с пестицидами.
Магний активизирует витамины группы В, играет определенную роль в синтезе протеинов, мышечной возбудимости и выработке энергии. Главным образом он присутствует в митохондриях - энергетических центрах клеток (Бергнер, 1997). Существенные различия по его содержанию наблюдались в вариантах с комплексным применением средств химизации, где отмечается как максимальное (1633 мг/кг), так и минимальное (1300 мг/кг) количество этого элемента. С улучшением уровня питания имела место тенденция повышения накопления магния в зерне озимой ржи.
Сера в значительных количествах содержится в коже, волосах и ногтях. В организме она выполняет разнообразные функции: это один из компонентов генетического материала клеток, важна её роль в выработке энергии, участвующей в ферментных реакциях свертывания крови, вступает в реакции с некоторыми токсическими веществами и способствует выводу их с мочой. Без серы невозможен синтез белков, так как аминокислоты таурин, цистин, глутатион и гомоцистин содержат её (Бергнер, 1997). Содержание серы не значительно изменялось в основной продукции озимой ржи в зависимости от систем удобрения и средств защиты растений и колебалось от 1233 до 1433 мг/кг. Каких - лг-бо определенных закономерностей в изменении содержания данного элемента по вариантам опыта не установлено.
Таким образом, содержание макроэлементов наиболее контрастно изменялось в вариантах с применением химических средств защиты растений. По фону последействия навоза 40 т/га + N70P30K60 + пестициды содержание Р, Mg, Na и S было минимальным, применение высоких доз минеральных удобрений в сочетании с пестицидами оказало существенное положительное влияние на накопление практически всех макроэлементов в зерне озимой ржи, где их концентрация достигла максимума.
