Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 7
1.1 Краткие сведения о происхождении, истории введения в культуру дьши и арбуза 7
1.2 Ботанические и биологические особенности дьши и арбуза 8
1.3 Направление и степень отзывчивости дыни на изменение площади питания и способов посева 15
1.4 Влияние регуляторов роста и макро- микроудобрений на процессы роста и продуктивность растений 20
1.5 Экотоксиканты и агроэкологическая оценка качества растительной продукции 29
2. Условия и методика проведения исследований 33
2.1 Схема опытов и методика проведения исследований 33
2.2 Характеристика почвы опытного участка. Почвенно-климатические условия в годы проведения исследований 36
2.3 Характеристика используемых в опыте регуляторов роста 42
2.4 Агротехника возделывания дьши и столового арбуза в опытах 45
3. Продуктивность дыни в зависимости от площади питания и способов посева 46
3.1 Особенности роста и развития растений дьши 46
3.2 Фотосинтетическая деятельность посевов дьши 57
3.3 Урожайность и качество плодов дыни в зависимости от площади питания 62
4. Влияние предпосевной обработки семян регуляторами роста и микроэлементами на урожайность и качество плодов дыни 69
4.1 Полевая всхожесть, сохранность и выживаемость растений дыни 69
4.2 Влияние регуляторов роста и микроэлементов на структуру и урожайность дыни 72
4.3 Качество плодов дыни в зависимости от регуляторов роста и микроэлементов 76
5. Эффективность различных видов и доз внесения минеральных удобрений на продуктивность столового арбуза 79
5.1 Особенности роста и развития растений столового арбуза 79
5.2 Урожайность и качество плодов столового арбуза 83
5.3 Содержание нитратов и экотоксикантов бахчевых культур 89
6. Экономическая и энергетическая эффективность изучаемых агротехнических приемов возделывания дыни и столового арбуза 99
Выводы 106
Предложения производству 109
Список литературы ПО
Приложения 127
- Направление и степень отзывчивости дыни на изменение площади питания и способов посева
- Характеристика почвы опытного участка. Почвенно-климатические условия в годы проведения исследований
- Урожайность и качество плодов дыни в зависимости от площади питания
- Качество плодов дыни в зависимости от регуляторов роста и микроэлементов
Введение к работе
Актуальность проблемы. В условиях современного бахчеводства особое внимание должно уделяться наиболее экономичным способам, приемам и технологиям получения экологически чистой продукции. Выбор технологии чаще зависит от наличия технических средств, но в любых конкретных условиях всегда возможен наиболее рациональный вариант, учитывающий комплекс имеющихся факторов и ресурсов.
В связи с этим научный поиск агрономических решений по разработке приемов повышения урожайности бахчевых является актуальным в сухом земледелии Оренбургской области.
Важными факторами, определяющими урожайность и качество плодов дыни, является правильный выбор площади питания и схемы посева, обработка семян ростовыми веществами и микроэлементами.
Необходима также разработка научных основ и практических рекомендаций по применению различных видов и доз внесения минеральных удобрений на продуктивность столового арбуза. В условиях Оренбургской области данные вопросы практически не изучались.
Работа выполнена в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО Оренбургского аграрного университета по теме: «Исследования, анализ и оценка эффективности оптимальных параметров адаптивной и ресурсосберегающей технологии возделывания полевых и кормовых культур» (№ регистрации 01.2001 05547).
Цель исследований - разработать и рекомендовать производству энергосберегающую технологию, обеспечивающую высокую продуктивность дыни и столового арбуза.
Задачи исследований:
- изучить влияние различных площадей питания, регуляторов роста, микроэлементов на рост, развитие и продуктивность растений дыни, а также минеральных удобрений на урожайность и качество плодов столового арбуза;
определить влияние различных площадей питания на фотосинтетическую деятельность посевов дыни;
выявить эффективность использования почвенной влаги и атмосферных осадков посевов дыни при различных площадях питания;
установить содержание и общий вынос элементов питания, а также накопление нитратов в растениях дыни и столового арбуза;
дать экономическую и энергетическую оценку лучших вариантов технологии возделывания дыни и столового арбуза.
Одним из главных направлений наших исследований является разработка концепции потенциала продукционного процесса бахчевых культур, в адаптированных к местным условиям технологиях возделывания, которая обеспечивала бы высокий урожай с хорошими качественными показателями без ущерба окружающей среде.
Научная новизна. Впервые на обыкновенных черноземах для степной зоны Оренбургского Предуралья установлена необходимость выбора оптимальной площади питания, количества растений дыни в гнезде.
Выявлены элементы технологии с использованием современных регуляторов роста, микроэлементов, обеспечивающих повышение урожайности плодов дыни.
Установлена эффективность различных видов и доз внесения минеральных удобрений на продуктивность столового арбуза.
Практическая значимость работы состоит в том, что производству предложены рациональные технологии возделывания бахчевых культур, которые прошли производственную проверку и внедрены в колхозе «Красногорский» Саракташского района Оренбургской области, а также применяются в учебном процессе Оренбургского ГАУ.
Основные положения, выносимые на защиту:
- действие различных площадей питания, регуляторов роста и
микроэлементов на рост, развитие и продуктивность растений дыни;
- особенности водопотребления посевов дыни при различных площадях
6 питания;
фотосинтетическая деятельность посевов дыни при различных площадях питания;
действие минеральных удобрений на продуктивность и качество плодов столового арбуза;
агроэкологическая оценка качества плодов дыни и столового арбуза;
- экономическая и экологическая оценка эффективности выращивания
дыни и столового арбуза в богарных условиях.
Апробация работы и публикации.
Основные положения диссертационной работы представлялись, докладывались на заседаниях научного совета агрономического факультета, кафедре растениеводства и кормопроизводства Оренбургского ГАУ (2003— 2005гг.), на научно-практических конференциях (Оренбург 2004, 2005 гг.). По теме диссертации опубликовано 7 научных статей.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 175 страницах компьютерного текста, состоит из введения, шести глав, выводов и рекомендаций производству, содержит 39 таблиц, 2 рисунка и 48 приложений. Список используемой литературы включает 201 источник, в том числе 7 иностранных авторов.
Направление и степень отзывчивости дыни на изменение площади питания и способов посева
И.И. Синягин (1966) дает такое определение площади питания: «Под площадью питания понимают определенную площадь поля с соответствующей ей толщей почвы и объема воздуха, которые приходятся на одно растение».
Вопрос о выборе площади питания для полевых культур наиболее подробно стал рассматриваться в семидесятые. годы прошлого столетия. Немецкий ученый E.Wollny (1885) отмечал, что максимального урожая можно достичь только при определенной площади питания, при этом повышается качество урожая, усиливается кущение и замедляется созревание.
Большинство ученых отмечают, что при оптимальном обеспечении растений влагой и питательными веществами густота посева должна увеличиваться, при недостатке влаги и низком плодородии почвы -уменьшаться (Синягин, 1975; Добудько, 1982; Адиньяев, 1988; Веселовский, 1977; Папанов, 1962,1969,1975,1985).
Оптимальная площадь питания создается лишь в посевах с определенным количеством растений (Слезкин, 1928; Савицкий, 1948; Филимошин, 1950; Стебут, 1957; Беляков, 1985; Bachthaler, 1971; Zitkova. Siller Y, 1986; Титков, Дегтярев, 2002, 2002, 2002; Виньков, Боженов, 1999,2000,2001).
Данные различных авторов указывают на зависимость между урожаем и площадью питания дынь и арбузов, но рекомендации их противоречивы.
Профессор СМ. Рытов (1928) указывал, что бахчевые нужно сеять с площадью питания 2-3 м х 1,4-2 м, при этом междурядья должны быть шире на низинных местах и уже - на суходолах.
Несколько раньше Н.И. Кичунов (1910), говоря о культуре бахчевых в США, отмечал, что чем богаче и плодороднее почвы, тем сильнее развиваются арбузные плети и, поэтому, на очень богатых почвах ряды располагают шире.
Для дыни в условиях Пензенской области (Посявин, 1954), Нечерноземной полосы (Смирнов, Смирнова, 1949), рекомендуется площадь питания в зависимости от сорта 1 - 1,5 м2.
В.Ф. Белик и И.А. Веселовский (1978) установили, что лучшей является площадь питания для дыни - 0,98 м (при схеме посева 1,4 х 0,7 м или 1,80 х 0,55 м), для средне- и позднеспелых сортов -1,96 м (1,4 х 1,4 мили 1,8 х 1,1 м).
В условиях Средней Азии, по данным ряда исследователей: М.И. Малининой (1958), М. Оразгельдыева (1959), А. Лома (1963), П. Стрельцова (1970), П.М. Эренбурга (1976), X. Баскова, Д. Кадырова и С. Сетзарова (1977) схема посева дыни и столового арбуза изменяется от 1,4 х 0,6 м до 3,0 х 2,0 м в зависимости от почвенно-климатических условий и скороспелости сорта.
Из вышеприведенных данных ряда исследователей можно сделать вывод, что площадь питания или схема посева дыни зависят от почвенно-климатических условий района возделывания, биологических особенностей сорта, особенно габитуса растений. Площадь питания по зонам возделывания сильно изменяется от 0,98м2 до 6,25м2 (Апатенко, 1980; Гуляев, 1989). В условиях Оренбургского Предуралья ее еще следует изучить в связи с появлением сортов интенсивного типа, с изменениями в технологии возделывания столового арбуза и дыни.
Схемы посева бахчевых в США различные, они определяются конкретными почвенно-климатическими условиями района выращивания. Ширина междурядий может варьировать от 3,0 до 4,2 м, а расстояние в рядке -от 1,2 до 3,7 м. В гнездо, как правило, высевается 4-6 семян, а при окончательном прореживании оставляют не более 2 растений (J.H.Beattie, 1953; SD.Spivcy, 1960; C.V.Hall, 1970; C.R.Roberts, 1973; G.E.Brineu, S.Jocascio и Elnistrom, 1980).
В Китайской Народной Республике, по данным А.В. Кузнецова и Е.Н. Сагалович (1959), агротехника дыни состоит из весенней вспашки на глубину 20 см с последующим боронованием, внесения органических удобрений (фекалии 20 т/га и навоз - 24 т/га). Схема посева 1,7 х 0,7 м.
Опыты Быковской опытной станции бахчеводства показали, что при площади питания растений 2 и 3 квадратных метра, получаются мелкие и несладкие плоды, вызревающие раньше тех, которые были выращены при площади питания 4,5 кв. м (Семеринова, 1964).
В Волгоградской области (Орешкин, 1963) площадь питания дыни и арбуза в зависимости от почвенно-климатических условий варьирует от 2,0 -до 4 кв.м., при этом применяется рядовой сев с шириной междурядий в 2,5-3,0 м, с оставлением в рядках растений через 1-1,5 метра или квадратно гнездовой -210 х 210,210 х 140 и 140 х 140 см.
В передовых хозяйствах Волгоградской области (Полунин, 1954) дыни высевают 2 х 2 м по одному растению.
В дельте Волги, как указывает Т.Ф. Чубов (1956), на гектаре размещают 3500 растений с площадью питания 2 х 1,4 м.
Для посева дыни в хозяйствах Астраханской области Ф.М. Касьянов (1947) рекомендует схемы- 180 х 180 или 210x210 см- по 2 растения в гнезде.
А.Ф. Макаровский (1958), ссылаясь на свой опыт и обобщая опыт некоторых передовых хозяйств, расположенных в зоне деятельности Бирючекутской станции, дал рекомендации с учетом механизации посева. Для дыни длинноплетистых сортов - 1,4 х 1,4 м и по 2 растения в гнезде, а в засушливых районах - по 1 растению в гнезде.
Н. Терентьев и П. Орешкин (1962), говоря о механизации посевов, ссылаются на такие, рекомендуемые для квадратно-гнездовых посевов бахчевых культур, схемы: 1,4 х 1,4 м, 1,4 х 1,8 м, 1,4 х 2,1 м, 2,1 х 1,8 м и 2,1 х 2,1 м. Для рядовых посевов расстояния между рядами 2,5; 1,8 и 3 м.
А.И. Смирнов (1958) считает лучшим способом посева бахчевых культур - квадратно-гнездовой. Для засушливых районов Юго-востока он рекомендует следующие размеры квадратов: 210x210 см; 140 х 140 см.
В условиях Дагестана площади питания дыни и арбузов на поливных землях сокращаются до 1,4 х 1,4 м и по 1-2 растения (Павлов, 1959). При этом необходимо учитывать скороспелость сорта и габитус растений.
Характеристика почвы опытного участка. Почвенно-климатические условия в годы проведения исследований
В соответствии с ГОСТ 20432 агрохимическая характеристика осуществляется на основе анализа совокупности конкретных агрохимических показателей, характеризующих плодородие. В этой группе показателей особо выделяют общие (валовые), а также доступные и подвижные формы питательных элементов.
Подвижные формы элементов питания в почве - это те его количества, которые способны к переходу в слабокислые, солевые и слабощелочные вытяжки. К доступным же формам относятся те их количества, которые могут быть использованы растениями.
Подвижными и доступными считаются те формы питательных веществ, которые обладают способностью, растворятся в воде, слабых неорганических (Н2СО3) и органических кислот (щавелевая, яблочная, уксусная и др.), передвигаться с током воды к корневым волоскам и в результате диффузии, выходить катионом из состава почвенно-поглощающего комплекса в обмен на катионы почвенного раствора и корневых волосков.
Процесс перехода питательных веществ почвы из недоступных в доступные и подвижные формы под воздействием различных химических процессов, жизнедеятельности почвенной микрофлоры и корневой системы растений называется мобилизацией элементов питания.
Основные показатели агрохимических свойств чернозема обыкновенного опытного участка приведены в таблице 1, по горизонтам, с глубиной 0-20 до 80-100 см.
Объемная масса почвы находилась в обычных пределах (1,08-1,31 г/см ), возрастая по мере увеличения глубины почвенного профиля.
Реакция почвенного раствора (рН воды) было слабощелочной, с определенной тенденцией ее увеличения до глубины 80-100 см
Емкость поглощения (сумма всех поглощенных катионов коллоидной фракцией твердой фазы почвы) находилась в средних значениях для конкретного подтипа черноземных почв - 29-35 мг х эквивалентов/ЮОг почвы. На долю Са и Mg по их сумме приходилось 98-100% от общей величины емкости поглощения.
Содержание гумуса и содержание в нем азота снижалось с увеличением глубины почвенного профиля соответственно с 6,1 до 1,1% и с 0,31 до 0,07%. Запасы гумуса в слое 0-100 см составляют 404 т/га, общего азота - 21,2 т/га, общего фосфора - 15,9 т/га.
Содержание подвижного фосфора в пахотном слое составляло 14мг/кг (низкая обеспеченность), обменного калия - 248 мг/кг (среднее содержание). Содержание азотов-нитратов (N - NO3) по непаровым предшественникам обычно не превышает 10 мг/кг (низкое содержание).
2003 год по количеству осадков был среднеувлажненным. Но в 2002 -2003 годах большая часть осадков приходится на лето. Только за май - июль выпало 214 мм, то есть более чем полугодовая норма, что совершенно не характерно для нашей области. Это создало хорошие условия увлажнения для зерновых культур в начальные фазы развития. Однако, следует отметить, что из-за частых дождей посев бахчевых был произведен только в конце III декаде мая. Холодная погода в июне, не характерная для этого месяца (среднемесячная температура воздуха составила всего 15,7С, вместо -19,7С) задержала развитие бахчевых. В итоге, созревание плодов пришлось на август месяц, когда осадки отсутствовали вовсе, а температура воздуха была на 2,1С выше, чем обычно в это время, что не позволило получить высокий урожай плодов.
2004 год был умеренно засушливым. Сухая погода в мае (12 мм), обильные осадки в третьей декаде июня (62 мм) и в июле (98 мм) способствовали нарастанию вегетативной массы бахчевых культур. В августе установилась сухая и жаркая погода.
2005 год по распределению осадков и температурному режиму можно характеризовать как среднезасушливый.
Осадки июня (42 мм) и июля (54 мм), превысившие многолетние нормы, благоприятно повлияли на рост и развитие бахчевых культур.
Температура воздуха в мае и первой половине июня месяцев превышала многолетнюю норму на 1,5 - 3 С
Урожайность и качество плодов дыни в зависимости от площади питания
Отсутствие опытных данных по определению оптимальной площади питания, способа посева и конфигурации растений дыни в условиях Оренбургской области, способствовали необходимости проведения данных исследований.
Наши исследования показали, что площадь питания оказывает определенное влияние на урожайность плодов дыни.
Перед уборкой урожая проводился подсчет сохранившихся растений, и определялась изреженность посевов (табл. 13). Подсчеты растений, проведенные по вариантам опыта, показали, что с увеличением количества растений в гнезде, увеличивается изреженность посевов дыни. В среднем за три года в вариантах с тремя растениями в гнезде, изреженность составляла 21,4%, а в вариантах с такой же схемой посева 1,4 х 1,4 м, но с одним растением, она была значительно ниже - 13,9%. При посеве прямоугольно-гнездовым способом, то есть с другой конфигурацией, в отличие от квадратно-гнездовой схемы посева 1,4 х 1,4 м, изреженность сохранялась на уровне 11,2 - 11,6%, то есть была значительно ниже других вариантов.
Данные о влиянии площади питания на урожайность плодов дыни при квадратно-гнездовом способе посева 1,4 х 1,4 м с одним, двумя и тремя растениями в гнезде приведены в таблице 14.
Из приведенных данных видно, что при квадратно-гнездовом посеве с двумя растениями в гнезде урожайность плодов дыни выше в среднем за три года на 2,5 т с 1 га по сравнению с одним растением в гнезде. Увеличение количества приводит к дальнейшему увеличению урожайности плодов дыни.
Из данных табл. 14 также следует, что при ленточно-гнездовом способе посева урожайность плодов дыни выше на 6,3 - 6,6 т с 1 га по сравнению с другими вариантами опыта. 14. Влияние площади питания на урожайность плодов дыни.
Результаты исследований показывают, что урожайность дыни имеет прямую зависимость с количеством растений на гектаре, которое, в свою очередь, зависит от площади питания и схемы посева. Эта зависимость сохраняется ежегодно при различных погодных условиях.
Приведенные выше данные указывают, что ленточно-гнездовые схемы посева способствуют получению более высокой урожайности по сравнению с квадратно-гнездовыми и прямоугольно-гнездовыми способами посева.
Данные структуры урожая плодов дыни показали, что площади питания оказывают влияние не только на процентное содержание стандартных плодов, но и на их массу ( табл.15).
На посевах дыни 1,4x1,4 с тремя растениями в гнезде наблюдалась наименьшая масса плодов одного растения (1,37 кг). Далее, по мере сокращения количества растений в гнезде до двух и одного, средняя масса стандартного плода возрастала соответственно до 1,40 и 1,52 кг. Из приведенных данных также видно, что при ленточно-гнездовых схемах посева процент стандартных плодов и их средний вес выше, чем при квадратно-гнездовых и прямоугольно-гнездовых.
Качество плодов дыни оценивалось по следующим основным показателям: содержание сухого вещества, общей сумме Сахаров, кислотности и по отношению сахара и кислотности между собой.
Важнейшими показателями качества плодов дыни является содержание сахара и соотношение его к кислотности.
По данным Церевитинова В.Ф. и Прозорова В.В. (1923) общее содержание Сахаров в мякоти дынь составляет 1,6 - 5,2%. По Лутохину С. (1927) общее количество Сахаров в плодах дыни колеблется в пределах 4,5 -10,5% (туркестанские сорта).
В дынях, как и в арбузе, содержится три вида сахара - глюкоза, фруктоза и сахароза, причем их количество по С. Лутохину, колеблется в следующих пределах:
-глюкоза 0,09 -3,70%
-фруктоза 1,85-3,92%
- сахароза 0,24 - 7,60%.
Таким образом, в плодах дыни преобладают дисахарид сахароза, в отличие от арбузов, в плодах которых преобладает фруктоза.
Кислотность плодов дыни по данным К.И. Пангало (1928) составляет 0,08 - 1,8%, а по нашим данным 0,09 - 0,11% (табл.16).
Выявлены следующие основные закономерности в направлении и степени изменчивости показателей качества плодов:
- уплотнение густоты стояния растений на единице площади повышает содержание сахара на 1,6 - 4,1%;
- соотношение сахара: кислотность было наиболее высоким при ленточно-гнездовых посевах (137-125)
- содержание сухого вещества закономерно возрастает на загущенных посевах (1,4x1,4 м) и при ленточно-гнездовом посеве значительно снижается.
LINK4 Качество плодов дыни в зависимости от регуляторов роста и микроэлементов LINK4 Более низкая урожайность плодов дыни была отмечена на вариантах с использованием фумара и мивала, хотя она и превышала контрольный вариант.
В результате наших исследований установлено, что на действие микроэлементов большое влияние оказывают погодные условия, которые складываются во время вегетации дыни. Так, в неблагоприятном 2003 году наибольшая прибавка урожайности плодов дыни от применения марганца составляла 1,9 т с 1 га, а в благоприятном 2004 году 11,3 т с 1 га по сравнению с контролем.
В целом по опыту повышение урожайности плодов дыни с применением микроэлементов происходит за счет повышения продуктивности каждого растения (табл. 22).
Обработка семян бором и марганцем превысила урожайность плодов дыни в среднем за три года на 32,4 - 36,7% по сравнению с контролем.
Качество плодов дыни в зависимости от регуляторов роста и микроэлементов.
Регуляторы роста оказывают влияние на биохимические показатели качества плодов дыни (табл. 23.).
Кислотность мякоти дыни при обрабртке семян крезацином, фумаром и мивалом + крезацином снижается и составляет 0,9 - 0,10%, при контроле 0,12%.
Суммарное содержание Сахаров определяется наличием моно -ди и трисахаридов. К первым относятся глюкоза и сахароза, ко вторым - мальтоза, к третьим - рафиноза. По сумме их количество составляло в мякоти плодов дыни 13,0% при фактической влажности и под воздействием крезацина, мивала + крезацина повышалась на 1,7-2%».
Важно знать соотношение в плодах сахара : кислотность. Это соотношение под воздействием крезацина и мивала + крезацина составляло соответственно 1:1,6 и 1:1,5%.
Микроэлементы оказали существенное влияние на качество плодов дыни. Данные о влияние микроэлементов на химические показатели приведены в таблице 24.
Кислотность мякоти плодов дыни невысокая в пределах 0,10 - 0,12%, на всех вариантах опыта существенной разницы по отношению к контрольному варианту не наблюдалось.
Соотношение сахара к кислотности было положительным только в варианте с использованием бора.
