Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 7
2. Условия и методика проведения опытов 22
2.1. Условия проведения опытов 22
2.2. Методика исследований 28
3. Биологические особенности ярового рапса в зависимости от условий выращивания. 31
3.1. Фенологические наблюдения и высота растений ярового рапса в зависимости от норм высева и удобрений 31
3.2. Полевая всхожесть и выживаемость растений рапса в зависимости от изучаемых факторов 38
3.3. Фотосинтетическая деятельность посевов ярового рапса в зависимости от агротехнических приёмов 41
3.4 Водопотребление посевов ярового рапса 47
3.5. Влияние норм высева и удобрений на засорённость,
поражённость вредителями посевов ярового рапса 55
3.6 Химический состав растений ярового рапса 60
3.7 Вынос элементов питания с урожаем 63
3.8 Накопление корневых остатков в почве 66
4. Влияние норм высева и удобрений на урожайность ярового рапса 73
4.1 Урожайность зелёной, абсолютно сухой биомассы и семян ярового рапса в зависимости от норм высева и уровня планируемой урожайности 73
4.2 Влияние калийных удобрений на азотно-фосфорном фоне на урожайность ярового рапса 82
4.3 Продуктивность и питательность посевов ярового рапса в зависимости от норм высева и удобрений 87
4.4. Сравнительная продуктивность различных сортов ярового рапса 93
5. Биоэнергетическая и экономическая эффективность возделывания ярового рапса 103
5.1 Биоэнергетическая эффективность возделывания ярового рапса 103
5.2 Экономическая эффективность возделывания ярового рапса 114
Выводы 127
Рекомендации производству 131
Список использованной литературы 132
Приложения 149
- Условия проведения опытов
- Фенологические наблюдения и высота растений ярового рапса в зависимости от норм высева и удобрений
- Фотосинтетическая деятельность посевов ярового рапса в зависимости от агротехнических приёмов
- Урожайность зелёной, абсолютно сухой биомассы и семян ярового рапса в зависимости от норм высева и уровня планируемой урожайности
Условия проведения опытов
Оренбургская область расположена на крайнем юго-востоке России, на западном и восточном склонах оконечности Уральского хребта. Территория области составляет 123,9 тысяч квадратных километров. Из-за внутриматерикового положения области континентальность ее климата более велика, чем центральных районов европейской части страны. Наблюдаются большие амплитуды колебания средних температур между самым теплым (июль) и самым холодным (январь) месяцами. Средняя температура июля изменяется от 20 С на севере до 22 С на юго-востоке, а января -соответственно от -14,5 С до -18,5 С. Общий вегетационный период в области длится в среднем 165-180 дней, в отдельные годы он увеличивается до 190 дней. Лето знойное, с суховеями различной интенсивности и продолжительности. Зима холодная, с сильными ветрами и морозами при небольшом снеговом покрове. Абсолютная амплитуда колебаний между крайними значениями температур достигает 85-90 С. Переходы от зимы к лету очень коротки, осадки в начале вегетационного периода неустойчивы и недостаточны. Сухость и континентальность климата нарастают от северных границ области к южным и от западных к восточным.
Средняя продолжительность активной вегетации культур (период с температурой 10 С) колеблется от 135 до 145 дней на севере и до 150-155 дней на юге и юго-востоке.
Безморозный период начинается несколько позднее даты наступления среднесуточной температуры выше 10С, что нередко сокращает период активной вегетации. Продолжительность безморозного периода колеблется в области от 105 до 140 дней. Осадки на территории области в течение года распределяются неравномерно. В северо-западной части, которую можно отнести к зоне умеренного увлажнения, за год выпадает 400-500 мм, на юге и юго-востоке 250-300 мм осадков (зона недостаточного увлажнения); 65-70 % годового количества осадков приходится на теплый период, летние осадки как правило, имеют ливневый характер. (Система ведения сельского хозяйства Оренбургской области, 1981, 1986, атлас Оренбургской области, 1969).
Сельскохозяйственные угодья занимают 10,8 млн. га., из них пашня 6,1 млн. га. Сельское хозяйство Оренбуржья развивается в сложных природно-климатических условиях: дефицит осадков, часто повторяющиеся засухи подверженность почвенного покрова водной и ветровой эрозии. Сильная засушливость климата - главная причина крайне неустойчивого характера земледелия. Гидротермический коэффициент по Г.Т. Селянинову (ГТК) на севере области равен 0,8-1,2, в центральной части - 0,7-0,9, на юге - 0,5-0,6.
Термические ресурсы области, выраженные в сумме среднесуточных температур выше +10С, колеблются от 2100-2500С на севере области до 2400-2900Снаюге.
В сельскохозяйственном отношении территория области разделена на шесть сельскохозяйственных зон. К незначительно засушливой относится только северная зона области (ГТК=0,8 и более), к засушливым - западная и центральная (ГТК=0,7), к очень засушливым - юго-западная, южная и восточная зоны области.
Влага, накопленная к весне в корнеобитаемом слое почвы, является основным источником водоснабжения растений в течение всего периода вегетации. К началу сева ранних яровых культур оптимальными считаются запасы продуктивной влаги в пахотном слое почвы на уровне 20-40 мм.
Северная зона области в климатическом отношении характеризуется самым благоприятным увлажнением, за апрель-октябрь выпадает 256-326 мм осадков, в том числе за май-июнь 76-115 мм осадков.
Зональными почвами являются черноземы типичные тучные и средне-гумусные. Холмистый рельеф определяет сложное сочетание зональных почв с черноземами выщелоченными тучными, остаточно корбонатными и серыми лесными почвами. По склонам южной оконечности Бугульминско-Белебевской возвышенности залегают эродированные мало- и средне- гумусные черноземы, типичные и остаточно-карбонатные, неполно развитые щебневатые. Мощность гумусированных горизонтов (А+В) 43-60 см. Содержание гумуса колеблется от 6 до 9 %. В эродированных разновидностях количество гумуса резко снижено и не превышает 5-7 %. Почвы нейтральны, реже - слабощелочные. Средняя концентрация легкогидролизуемого азота колеблется от 6,1 до 14,5 мг на 100 г почвы, фосфора от 0,6 до 2,5 (по Мичигину), калия - от 12,0 до 20,0 мг на 100 г почвы (по Пейве).
Почва опытного участка в АО Коминтерн - чернозем типичный тучный среднемощный с содержанием гумуса 10,2 %, тяжело-суглинистого гранулометрического состава. Содержание общего азота по Къельдалю 0,21-0,25 %, общего фосфора 0,12 %, общего калия 0,25 %.
Величина объемной массы почвы в пахотном слое колеблется от 1,0 до 1,17 в слое 0-100 см 1,34 г/см . Общая скважность в пахотном горизонте составляет 56-62 %, в подпахотном 46-58 %.
Величина полевой влагоемкости (1111В) составляет - 26,0-29,0 % от массы почвы, максимальная гигроскопическая влага - 9,36 % от абсолютно сухой массы, влажность устойчивого завядания - 12,54 %.
Основными климатическими факторами, определяющими величину урожайности, является приток солнечной радиации, осадки и температурный режим.
Фенологические наблюдения и высота растений ярового рапса в зависимости от норм высева и удобрений
Эффективность возделывания ярового рапса во многом определяется оптимальными нормами высева и внесения удобрений. Полученные в свое время различными исследователями результаты по влиянию норм высева на урожайность ярового рапса, безусловно, оказали положительное влияние на эффективность полевого кормопроизводства в регионе. Однако многие исследования по нормам высева проводились вне их связи с нормами удобрений на планируемый урожай. По мнению большинства учёных оптимальные нормы высева варьируют от 2 до 4 млн. всхожих семян на гектар в зависимости от характера использования (Арнт В., 1988, Слуцкий Е.С.,1989, Ельчанинова Н.Н., Васин В.Г., 2000).
Биологической особенностью ярового рапса является то, что начальный период роста и развития растений протекает очень медленно. Нормы высева существенного влияния на сроки наступления фаз роста и развития не оказывали. Начало цветения растений в опытах отмечалось через 37-38 дней после всходов и продолжалось 24-35 дней.
В 1998 и 1999 годах продолжительность вегетационного периода от посева до полной спелости семян была 97-99 дней. В 2000 году выпавшие в июле-августе обильные осадки увеличили период вегетации до 114 дней, цветение растянулось более чем на 30 дней, растения достигали высоты 130 см и более. Период созревания семян продолжался 36-41 день и мало зависел от норм высева.
До фазы бутонизации существенных отличий в развитии растений при разных нормах удобрений не отмечено, они начинают появляться в начале цветения, когда прирост вегетативной массы достигает своей наибольшей величины. На посевах с высокими нормами удобрений отмечалось отставание в сроках наступления фаз цветения и спелости семян на 2-3 дня (таблицы 3.1.1 - 3.1.2).
При выращивании ярового рапса на зелёный корм период от посева до укосной спелости вегетативной массы составил 37-38 дней. Эти данные имеют важное значение при организации зелёного конвейера для животных.
На летних посевах хорошие всходы можно получить только при наличии достаточного количества влаги в верхнем слое почвы. 1998 и 2000 годы для летнего срока посева характеризовались более благоприятным режимом увлажнения, чем 1999 год, поэтому всходы были более дружные. Следует отметить, что яровой рапс - культура длинного дня, поэтому, на июльских посевах задерживался переход растений от вегетативного к генеративному развитию и удлинялись межфазные периоды роста. Период всходы-цветение у них в среднем составил 45-49 дней (таблица 3.1.3).
Летние посевы отличались от посевов весеннего срока формированием большего числа листьев, увеличенным размером листовых пластинок. Эта биологическая особенность в сочетании со способностью выдерживать во взрослом состоянии заморозки до минус 8С позволяет яровому рапсу эффективнее, чем другим культурам, использовать климатические ресурсы позднеосеннего периода и формировать высокий урожай зелёной массы (Зыбалов B.C., 2002). В этот период возделывание данной культуры продлевает зелёный конвейер на 1,5-2 месяца. При этом, после заморозков, происходит резкое увеличение сахара в зелёной массе и она охотно поедается животными и обеспечивает больший среднесуточный привес, чем силосно-концентратный рацион (Reid D., 1972, Popel S., 1976, Рекомендации..., 1982, Рекомендации..., 1984, Рекомендации..., 1988, Милащенко Н.З., Абрамов В.Ф., 1989, Constantinescu Е., Schuller F., 1996).
На высоту растений рапса в опытах оказывают влияние как погодные условия, так и изучаемые факторы. От всходов до бутонизации яровой рапс растёт медленно. К этому времени высота его в опытах 1998-2000 годах колебалась в пределах 40,5-70,2 см.
С фазы бутонизации до цветения или в течение двух-трёх недель наблюдали интенсивный рост ярового рапса. В 1998 году к началу цветения на контроле высота растений составляла 62,7-65,7 см., в 1999 и 2000 годах -соответственно 61,2-62,5 и 75,3-78,5 см. в зависимости от норм высева. При внесении минеральных удобрений высота растений рапса увеличилась. В данный период на посеве с планируемым уровнем урожайности 30 т/га высота растений составила в 1998 году 79,8-83,5 см., в 1999 - 74,8-78,7 и в 2000 году - 88,3-91,1 см. В фазе полной спелости высота растений ярового рапса колебалась по годам на контроле от 64,1-98,9 см., а на посевах с планируемым уровнем урожайности 20,25,30 т/га - 68,7-120, 76,1-126,9 и 76,2-128,7 см. соответственно, в зависимости от норм высева и расчётных норм удобрений (Таблица 3.1.4).
С увеличением нормы высева, высота растений в опытах имела тенденцию к увеличению. Высота растений по годам в значительной мере определялась гидротермическими условиями периода вегетации.
Проведённые исследования показывают, что для получения зелёной массы ярового рапса подходят весенние и летние посевы. В благоприятные годы весенние посевы ярового рапса формируют 2 укоса зелёной массы: первый - в середине июля, второй - в сентябре. В наших опытах острозасушливые климатические условия 1999 года не позволили растениям ярового рапса сформировать второй укос. Из-за высоких температур и недостатка влаги межфазные периоды, и соответственно, период вегетации сократились. Созревание в данных условиях проходит быстрее. В более благоприятные 1998 и 2000 годы посевы рапса обеспечили два укоса зелёной массы.
Фотосинтетическая деятельность посевов ярового рапса в зависимости от агротехнических приёмов
За период, прошедший после открытия фотосинтеза, проведено большое количество исследований по изучению различных сторон этого сложного процесса. Решающая роль фотосинтетической деятельности растений в формировании урожая определяется тем, что в процессе её образуется 90-95% сухой биомассы. Однако, как свидетельствуют многочисленные литературные данные, прямой положительной связи между интенсивностью фотосинтеза и величиной конечного урожая в большинстве случаев не бывает (Лебедев СИ., 1988)
В значительной мере это объясняется тем обстоятельством, что другим важнейшим условием высокой продуктивности естественных или искусственных ценозов является достаточная площадь суммарной листовой поверхности, а также продолжительность её активного функционирования. Оптимальным размером площади листьев в посевах зерновых культур принято считать 40-50 тыс. м /га. Также посевы могут поглощать до 80-85% поступающей в него энергии света. Дальнейшее увеличение светопоглощающей поверхности уже не может быть эффективным (Ничипорович А.А., 1961, 1963, Шатилов И.С., Бабиков А.И., 1970, Кулаковская Т.Н., 1990). Только в случае выращивания растений на кормовые цели суммарную ассимилирующую поверхность целесообразно доводить до 70-80 тыс. м /га (Филин В.И., 1987).
Приведённые данные касаются, главным образом, весенних посевов, когда растения развиваются в условиях постепенно возрастающего притока фотосинтетически активной радиации. Совершенно иные условия складываются для растений при летних сроках посева. В этом случае приход солнечной инсоляции вначале постепенно, а затем и более сильно снижается, поэтому естественно предположить, что и оптимальная площадь листьев в этом случае может быть несколько больше указанных величин.
Наблюдения показали, что на одном растении опытных весенних посевов рапса образовывалось до 10-12 розеточных и до 18-20 стеблевых листьев. Минеральные удобрения уже в начальные периоды вегетации способствовали активному нарастанию листовой поверхности растений, которая у рапса в фазе розетки в среднем за 1998-2000 годы превышала контроль в 1,3-1,7 раза (таблица 3.3.1).
Ещё большое влияние на развитие площади листьев оказывали метеорологические условия. В благоприятном 2000 году листовая поверхность весенних посевов на контроле в фазу розетки была 11,8-15,8, а в экстремальном 1999 году - 8,1-12,6 тыс. м /га (приложения 3,4).
Резкое нарастание листовой поверхности ярового рапса происходило от фазы розетки до бутонизации, когда она увеличивалась в 1,6-2,4 раза. В фазу начала цветения ассимиляционная поверхность достигала максимального значения. По сравнению с фазой бутонизации она увеличивалась при норме высева 3,5 млн. всхожих семян на 1 га на 11,5-22,5% и варьировала на весенних посевах в 1998 - от 30,9 до 36,3, в 1999 году от 29,4 до 34,2 и в 2000 - от 33,1 до 43,7 тыс. м2/га (приложения 2-4).
Площадь листьев летних посевов была несколько выше и достигала максимального значения также в благоприятном 2000 году в фазу цветения при норме высева 3,0-3,5 млн. всхожих семян - 36,7-46,1 тыс. м2/га (приложение 5).
В более поздние фазы роста и развития происходило уменьшение листовой поверхности в результате отмирания листьев нижних ярусов.
Наибольшая максимальная площадь листьев во все годы исследований отмечалась при норме высева 3,0-3,5 млн. всхожих семян на гектар.
Для оценки состояния посевов чаще всего используют фотосинтетический потенциал (ФП - суммарная фотосинтетическая мощность посева) - суммы ежедневных показателей площади листьев на гектар посева, измеряемый в тыс. м дней/га.
По мнению Шатилова И.С. (1990) и других учёных ФП в хороших посевах должен составлять не менее 2,0 млн.м2 дн/га в расчёте на каждые 100 дней фактической вегетации. Величина ФП у различных сельскохозяйственных культур часто составляет 2-3, а иногда доходит до 5-6 млн.м дн/га.
Фотосинтетическая деятельность посевов определяется главным образом площадью листьев, ФП и ЧПФ, суточным приростом биомассы и коэффициентом хозяйственной эффективности фотосинтеза. Существенное влияние на величину площади листьев и ФП оказывают регулируемые фоны питания, поэтому установление оптимальной площади листьев, фотосинтетического потенциала и взаимосвязи этих показателей с урожаем ярового рапса в конкретных условиях выращивания имеет существенное теоретическое и практическое значение.
В степной зоне Южного Урала наиболее полный анализ фотосинтетической деятельности посевов кормовых культур в связи с условиями выращивания на основе опытных данных проведён А.В. Кисловым (1985, 1988) и А.А. Громовым (1995). Однако полных и обобщённых данных по влиянию норм высева и удобрений на фотосинтетическую деятельность посевов ярового рапса в Северной зоне Оренбургской области пока недостаточно.
Урожайность зелёной, абсолютно сухой биомассы и семян ярового рапса в зависимости от норм высева и уровня планируемой урожайности
Проведённые нами исследования позволяют утверждать, что главными факторами формирования урожая зелёной массы и семян ярового рапса являются норма высева, уровень минерального питания и погодные условия.
Опыт возделывания ярового рапса в Северной зоне области показывает, что он хорошо отзывается на возрастающие расчётные нормы удобрений, так как эффективно использует как весенние влагозапасы, так и осадки второй половины лета (Валеев Р.Г., 1998).
Условия вегетации в зоне закладки опытов в 1998 и 1999 годах характеризовались дефицитом осадков, почвенной влаги и повышенным температурным режимом, а 2000 год можно охарактеризовать как благоприятный, 2001 год - как средний, что, безусловно, отразилось на величине урожая зелёной массы и семян рапса.
В 1998 году, несмотря на засушливые климатические условия в регионе, выпавшие в июле осадки на территории хозяйства позволили весенним посевам сформировать биомассу для второго укоса. В среднем за два укоса урожайность зелёной массы на контроле составила 11,5-14,5 т/га. Максимальная урожайность (14,5 т/га) отмечена при норме высева 3,0 всхожих семян на 1 га. Увеличение её до 4,0 млн. всхожих семян приводило к снижению урожайности до 11,9 т/га.
На повышенных фонах питания наблюдали увеличение урожайности зелёной массы. Так на посевах с уровнем планируемой урожайности 20,0 т/га она варьировала с 13,7 т/га при норме высева 2,0 млн. всхожих семян на 1 га до 17,3 т/га при 3,0 млн. всхожих семян на 1 га, на посевах с планируемой урожайностью 25,0 и 30,0 т/га, с 15,2 до 19,3 и с 17,0 до 21,3 т/га соответственно (таблица 4.1.1, приложение 15).
Также как и на контрольном (без внесения удобрений) на вариантах с повышенным фоном минерального питания наибольшая урожайность зелёной массы на весенних посевах была сформирована при норме высева 3,0 млн. всхожих семян на 1 га, а дальнейшее увеличение приводило к её снижению (таблица 4.1.1.).
В 1999 году сложились менее благоприятные условия в период вегетации весенних посевов. В этот год посевы ярового рапса сформировали биомассу лишь для одного укоса. Урожайность соответственно была ниже, чем в 1998 году, и составила на контроле 5,7-8,2 т/га.
В отличие от предыдущего года максимальный урожай зелёной массы на контрольном и с уровнем планируемой урожайности 20 и 25 т/га вариантах получен при норме высева 3,5 млн. всхожих семян (8,2; 10,7 и 11,9 т/га). На посеве с уровнем планируемой урожайности 30 т/га лучшим оказался вариант с нормой высева 3,0 млн всхожих семян, где урожайность составила 12,5 т/га (таблица 4.1.1, приложение 16).
За годы проведения опытов наиболее благоприятным в зоне закладки опытов оказался 2000 год. Фактическая урожайность зелёной массы на всех фонах минерального питания была существенно выше планируемой, что можно объяснить, вероятно, дополнительной мобилизацией питательных веществ почвы и увеличением коэффициентов использования элементов питания из удобрений в условиях благоприятного увлажнения за счёт своевременно выпавших осадков, превышающих средние многолетние показатели.
Наибольший урожай зелёной массы на весенних посевах отмечен при норме высева 3,5 млн. всхожих семян на 1 га и составил от 33,7 до 39,2 т/га в зависимости от фона минерального питания.
Увеличение нормы высева до 4 млн. всхожих семян на 1 га приводило к снижению урожайности на контрольном варианте до 32,8 т/га, на вариантах с планируемой урожайностью 20,0; 25,0 и 30,0 т/га до 36,5; 37,0 и 34,9 т/га соответственно (таблица 4.1.1, приложение 17).
