Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 10
2. Условия и методика исследований .31
2.1 Почвенно-климатические условия .31
2.2 Характеристика исследуемого препарата и сортов табака . .41
3. Результаты исследований .44
3.1 Влияние препарата КХШ на ростовые процессы табака 44
3.1.1 Влияние препарата КХШ на рост корневой системы табака 44
3.1.2 Влияние препарата КХШ на рост надземной массы табака .56
3.2 Влияние препарата КХШ на урожайность и качество табака 71
3.3 Влияние препарата КХШ на формирование урожая различных сортов табака .84
4. Производственная проверка способа повышения урожайности табака с помощью препарата КХШ . 94
5. Экономическая эффективность применения препарата кхш при выращивании табака,
Выводы
Предложения производству
Список литературы
Приложение
- Почвенно-климатические условия
- Характеристика исследуемого препарата и сортов табака
- Влияние препарата КХШ на ростовые процессы табака
- Влияние препарата КХШ на рост надземной массы табака
Введение к работе
Табак является одной из самых выгодных в экономическом отношении сельскохозяйственных культур.
На сегодняшний день экономика более 100 стран тесно связана с производством и экспортом табачного сырья. Годовой объем выращиваемого в мире табака превышает 5 млн. т. Табачная промышленность России ежегодно перерабатывает более 300 - 350 тыс. т. сырья. После распада Советского Союза основной сырьевой зоной для российских табачных фабрик стал Краснодарский край. До Великой Отечественной войны под табаком в крае было занято свыше 32 тыс. га. Многие годы табаководство на Кубани было крупной высокодоходной отраслью растениеводства. К сожалению, за годы перестройки производство сырья табака резко сократилось, и в настоящее время его заготовки обеспечивают менее 1 % потребности табачной промышленности страны. Государство, которое располагает благоприятными почвенно-климатическими условиями для выращивания табака, оказалось в полной зависимости от импорта сырья из стран ближнего и дальнего зарубежья. Россия потеряла одно из важных стратегических направлений своей экономики.
В связи с создавшимся положением в настоящее время разработаны проектные задания по восстановлению и развитию собственной устойчивой сырьевой базы для отечественной промышленности, повышению эффективности возделывания и промышленной переработки табака. Эти проекты включены в целевую программу социально-экономического развития Южного федерального округа.
Главным из путей решения стоящих задач является усовершенствование технологии возделывания табака в плане уменьшения ее энергоемкости и токсической нагрузки на агроценоз.
Прежде всего необходимо усовершенствовать приемы выращивания табака в так называемые критические наиболее ответственные для формирования урожая периоды жизнедеятельности табачных растений.
Таким периодом является укоренение и первоначальный рост растений табака после высадки в поле. Часто встречаемая задержка их в связи с неблагоприятными внешними факторами приводит к заболеванию, угнетению сорняками, неоднородности роста и развития табака.
Поэтому изыскание приемов сокращения периода укоренения и стимуляции роста табака в начальный этап вегетации имеет большое практическое значение.
В аспекте решения этого вопроса Всероссийским научно-исследовательским институтом табака, махорки и табачных изделий (ВНИИТТИ) разработан способ улучшения укоренения табачной рассады с помощью известных регуляторов роста: альфа-нафтилуксусной и индолил-масляной кислот.
Однако использование сложных высоко биологически активных соединений (какими являются указанные вещества) не исключает вредного действия на человека и окружающую среду (что особенно нежелательно в современной экологически напряженной обстановке). Кроме этого, оба регулятора роста в России не выпускаются, что осложняет их применение в практическом табаководстве.
Все вышеизложенное делает целесообразным поиск экологически безопасных и доступных для применения в производстве приемов ускорения укоренения и роста табака в полевой период.
К недостатку способа относится и то, что указанные стимуляторы укоренения не растворяются в воде, для получения водного раствора их необходимо растворить в каком-нибудь органическом растворителе.
По указанным причинам предложенный способ не нашел широкого практического применения.
В связи с этим актуальным является разработка способов стимуляции укоренения и роста табака в полевой период с помощью экологически безопасных и доступных для производства химических препаратов.
Согласно новому способу регулирования жизнедеятельности растений (патент РФ № 216406) новообразование корней и рост пересаженных в поле растений представляется возможным усилить путем подщелачивания клеточного сока растущих (потребляющих) органов с помощью простого неорганического соединения, зашифрованного разработчиками как препарат КХШ.
На табаке препарат КХШ ранее не испытывался.
Представленная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научных исследований ВНИИТТИ по теме: «Разработать научные основы ресурсосберегающих технологий возделывания табака, обеспечивающих повышение эффективности использования агроландшафтов, экологической безопаности агроценозов» (№ государственной регистрации 0120.0 404896).
Цель и задачи исследований. Основной целью исследований являлось: на основе выявления особенностей формирования урожая и качества табачного сырья в зависимости от концентраций и сроков применения препарата КХШ научно обосновать и разработать практический способ использования указанного препарата для повышения продуктивности табака.
Задачи исследований:
1. Изучить влияние препарата КХШ на:
- приживаемость и продолжительность периода укоренения рассады табака;
- ростовые процессы табака (массу, объем, общую адсорбирующую и поглощающую поверхность корневой системы, высотуг количество и площадь листьев растений);
урожайность и качество табачного сырья (товарную сортность, материальность, химический состав).
2. Установить оптимальные концентрации и сроки применения КХШ при выращивании табака;
3. Испытать оптимальные регламенты применения препарата КХШ в производственных условиях;
4. Определить экономическую эффективность применения КХШ при выращивании табака;
5. Дать рекомендации по использованию препарата КХШ на табаке.
Научная новизна исследований. Впервые в растениеводстве выявлена возможность улучшения укоренения и роста табака в поле с помощью нового регулятора транспорта пластических веществ - препарата КХШ. Выяснены особенности действия КХШ на формирование урожая и качества табака в зависимости от концентраций и сроков его применения. На примере трех сортов табака (Юбилейный, Трапезойд 15, Трапезонд Кубанец) обоснована целесообразность широкого применения препарата КХШ при выращивании табака.
Практическая значимость работы. Разработан эффективный способ стимуляции укоренения и роста табака в полевой период путем внесения препарата КХШ в поливную воду при посадке. Наибольший эффект достигается при создании концентрации КХШ в поливной воде 0,05 %.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили положительную оценку на заседаниях лаборатории технологии возделывания табака и агробиологической экономической методической комиссии Государственного научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института табака, махорки и табачных изделий Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИТТИ) в 2003-2005 гг., на 4,5,6 и 7 региональных научно-практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (КубГАУ в 2002-2005 гг.), на Всероссийской научно-практической конференции «Производство пищевых продуктов в соответствии с требованиями концепции здорового питании и др. вопросы» (Волгоград, 2004 г.), на Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных исследований в регионах» (Анапа, 2004 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы повышения качества и безопасности табака и табачных изделий» (Краснодар, 2005 г.).
По материалам диссертации опубликовано 8 научных статей, в том числе получен патент РФ № 2235453, 2004.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Препарат КХШ является эффективным средством повышения урожайности и качества табака.
2. Оптимальным сроком применения является внесение препарата КХШ в прикорневую зону растений во время их посадки. Положительное действие КХШ связано с ускоренным формированием более мощной корневой системы у высаженной в доле рассады, что приводит к повышению количества прижившихся растений, сокращению периода укоренения, стимуляции дальнейшего роста растений и в итоге - повышению урожайности табака.
3. Наиболее эффективное действие препарата достигается при создании концентрации КХШ в поливной воде 0,05 %.
Почвенно-климатические условия
Экспериментальное поле ВНИИТТИ находится на равнинной части Краснодарского края - Прикубанской низменности.
Почва опытного участка - тяжелосуглинистый малогумусныи выщелоченный чернозем с агрохимическими показателями в пахотном горизонте: гумус (по Тюрину) -4,3 %, рН солевой вытяжки - 5,0;емкость поглощенных оснований - 36,5 мэкв/100 г почвы, общий азот (по Кьельдалю) - 0,18 %; калий (по Масловой) - 24,7 мг/100 г почвы; подвижный фосфор (по Чирикову) - 12,2 мг/100 г почвы (2).
По механическому составу выщелоченный чернозем характеризуется большим содержанием илистых и глинистых частиц (свыше 60 %). Структура почвы довольно прочная в сухом состоянии имеет крупнокомковатую структуру, при увлажнении комки быстро распадаются, образуя пылевидные фракции.
Несмотря на тяжелый механический состав, почва имеет рыхлое сложение, хорошую водопроницаемость и полевую влагоемкость. Полевая влагоемкость выщелоченных черноземов высокая, однако содержание продуктивной влаги не превышает 36 - 38 %. Грунтовые воды залегают на глубине 5 - 8 м и не оказывают существенного влияния на водный режим почвы в корнеобитаемом слое. По запасам питательных веществ выщелоченный сверхмощный чернозем относится к богатым почвам, главной причиной, снижающей потенциальное плодородие является неустойчивость водного режима.
Территория ВНИИТТИ входит во второй агроклиматический район Краснодарского края (2). Климат характеризуется жарким летом, мягкой зимой, смена сезонов года слабо выражена. Среднегодовая температура воздуха - 10,7иС. Среднемесячная температура самого жаркого месяца (июля) - 23,4и, а наиболее холодного месяца (января) - -2,3С. Средняя продолжительность безморозного периода 193 дня. Весна ранняя, но возвратные весенние заморозки возможны до начала мая. Первая половина осени обычно сухая, вторая влажная. Первые заморозки, как правило, наступают в третьей декаде октября.
Среднегодовое количество осадков составляет 643 мм. Тип распределения их - континентальный. За теплый период (апрель — октябрь) в среднем выпадает 343 мм и за холодный {ноябрь - март) - 300 мм. Зимние осадки выпадают не только в виде снега, но и дождей. Снежный покров крайне неустойчив. Средняя высота его составляет 6 - 11 см. Продолжительность периода со снежным покровом в среднем 40 дней. Накопление влаги в почве происходит в основном за счет осадков холодного периода. Этому способствует слабое промерзание почвы и частые оттепели в зимний период.
Преобладающими ветрами являются восточный и западный. Неблагоприятное влияние на климат оказывают северо-восточные и восточные ветры, обуславливающие весной иссушение пахотного горизонта, летом сухость и высокую температуру воздуха. Количество дней со слабыми суховеями за теплый период - 4 6,9, в том числе с интенсивными - 4,5.
В целом климатические условия района проведения опытов позволяют успешно выращивать многие сельскохозяйственные культуры, в том числе и табак.
Как видно из представленных на рисунках (рис. 1 -3) данных, погодные условия большинства месяцев вегетации табака в годы эксперимента заметно отличались от среднемноголетней нормы, как по количеству осадков, так и среднемесячной температуры.
В 2002 году количество осадков существенно превысило норму в июне, июле, августе. В июне осадков выпало почти в три раза, в июле и августе - почти в два раза больше нормы. В противоположность летним месяцам в апреле и мае ощущался значительный недобор осадков, так, в мае осадков выпало только 50 % от нормы.
Характеристика исследуемого препарата и сортов табака
При внесении КХШ с поливной водой во время посадки наряду с общими для всех изучаемых сроков применения КХШ показателями роста табака (высота растений, количество, площадь листьев) определяли массу, объем, общую адсорбирующую и поглощающую поверхность корневой системы, а также показатели, непосредственно связанные с развитием корневой системы: приживаемость и продолжительность укоренения растений табака.
Перед тем, как анализировать полученные результаты, необходимо отметить, что условия укоренения табачной рассады в поле существенно различались по годам исследований. Как уже отмечалось в методической части работы, в 2003 году в период укоренения табака стояла жаркая сухая погода. В 2002 и 2004 годах наблюдались благоприятные для укоренения растений погодные условия: выпадали дожди при умеренно теплой температуре воздуха. Результаты определения влияния внесения препарата КХШ в поливную воду при посадке на массу корневой системы табака представлены на рисунке 4 и в таблице 1 в приложении.
Анализ полученных данных позволяет отметить, что действие препарата на корневую систему растений табака проявилось уже в первый срок исследований - через 14 дней после применения.
Препарат КХШ при большинстве концентраций увеличил массу корневой системы табачных растений, однако наибольший стимулирующий эффект КХШ наблюдался при использовании его в концентрации 0,05 %.
В этом варианте масса корней табака через 14 дней после обработки по сравнению с контролем в среднем за годы исследований увеличилась на 0,25 г/растение (или 37,9 %}. В дальнейшем разница с контролем нарастала и в конце наблюдений (на 28 день опыта), она составила 0, 71 г/растение (или 45,9 %) .
В первые две недели после обработки концентрации КХШ 0,025 % и 0,1 % вызвали примерно одинаковое увеличение массы корневой системы растений, однако с течением времени стимулирующий эффект КХШ в концентрации 0,1 % снижался по сравнению с концентрацией КХШ 0,025 %. Концентрация КХШ 0,15 % оказалась сверхоптимальной для развития корневой системы табака. В первые две недели после обработки масса корней в этом варианте оставалась на уровне 2,5
Анализ динамики объема корневой системы по вариантам опыта (рис. 5; табл. 2 в приложении) показал, что, как и следовало ожидать, изменения объема корневой системы табака в процессе укоренения и под влиянием препарата КХШ тесно сопряжены с изменением массы корней. Как и в случае массы, определенное действие препарата КХШ на объем корневой системы уже проявилось через 14 дней после обработки. Наибольшее увеличение объема корневой системы табака наблюдалось при использовании КХШ в концентрации 0,05 %. Через 14 дней после применения препарата увеличение объема корневой системы при этой концентрации препарата по сравнению с контролем составило 0,27 см /растение (или 39,4 %}, через 28 дней - 0,76 см /растение (или 46,6 %).
Стимулирующее действие препарата КХШ на объем корневой системы четко проявилось и при концентрации 0,025 %. Объем корневой системы в этом варианте через 4 недели после обработки оказался больше контроля в среднем за годы эксперимента на 0,40 см /растение (или 24,5 %).
Действие КХШ в концентрации 0,1 % на объем корневой системы табака на 14 день опыта было на уровне варианта с применением КХШ в концентрации 0,025 %. Однако в дальнейшем при указанной концентрации стимулирующее действие препарата уменьшилось, и в конце опыта увеличение объема корневой системы табака в этом варианте по сравнению с контролем составило только 14,4 %.
Влияние препарата КХШ на ростовые процессы табака
Как известно, наряду с массой и объемом показателем функциональной деятельности корневой системы растений является ее поверхность: общая адсорбирующая и поглощающая.
Морфо-анатомическое строение корня приспособлено для поглощения воды и элементов питания из почвы. Однако в этом процессе участвует только та часть корня, которая имеет корневые волоски и называется зоной поглощения. В клетках этой зоны отмечается высокий уровень дыхания и других окислительно-восстановительных процессов. Чем больше корневых волосков, тем выше всасывающая поверхность корня. Значительную часть общей адсорбирующей поверхности занимаем поглощающая поверхность, на которой ионы не только адсорбируются, но и проникают внутрь корня.
Изучение изменений общей адсорбирующей и поглощающей поверхности корневой системы табака под влиянием препарата КХШ показало (табл. 1) , что, как и следовало ожидать на основе результатов определения массы и объема корневой системы, внесение препарата КХШ в поливную воду при посадке вызвало определенное увеличение и адсорбирующей поверхности корней табака. Наибольшее значение этот показатель (как и в случае массы и объема корней) имел в варианте применения КХШ в Таблица 1. - Влияние препарата КХШ на алсорбирующую и поглощающую поверхность корневой системы табака концентрации 0,05 %. Через 14 дней после обработки (первый срок анализа) адсорбирующая поверхность корневой системы под влиянием 0,05 % КХШ превысила контроль в среднем за годы исследований на 0,4 дм2 или 25,0 %. С течением времени по мере укоренения растений разница с контролем нарастала и через четыре недели после обработки она составила 0,17 дм2 (или 37,0 %).
Определенное увеличение общей адсорбирующей поверхности корневой системы табака имело место и при внесении препарата в концентрациях 0,025 и 0,1 % (с некоторым превышением разницы с контролем при концентрации 0,025 % по сравнению с концентрацией 0,1 %) .
Показатели общей адсорбирующей поверхности при использовании препарата КХШ. в концентрации 0,15 % на протяжении всех сроков анализа оставались на уровне контроля.
Из данных таблицы 1 видно также, что внесение КХШ в поливную воду при посадке в концентрации 0,025, 0,05 и 0,1 % не толь ко увеличило общую адсорбирующую поверхность корневой системы табака, но и, что самое главное, несколько повысило в ней долю (процент) поглощающей (физиологически активной) поверхности.
Наибольшее увеличение поглощающей поверхности и ее доли в общей адсорбирующей поверхности корней табака происходило при использовании КХШ в концентрации 0,05 и 0,025 % (при несколько большем стимулирующем эффекте КХШ при концентрации 0,05 % по сравнению с концентрацией 0,025 %). Применение препарата КХШ в Рисунок 6 Образование дополнительных корней на стебле обработанных растений, 2004 г. концентрации 0,1 % оказало на рассматриваемый показатель меньшее положительное влияние по сравнению с вариантом обработки табака КХШ в концентрациях 0,025 и 0,05 %.
При использовании КХШ в концентрации 0,15 % процент поглощающей поверхности (от общей адсорбирующей) корневой системы табака бьш несколько больше контроля в первый срок анализа и оказался ниже его, начиная с 21 дня после обработки.
Наглядным проявлением стимулирующего действия КХШ на рост корневой системы являлось дополнительное образование корней, в концентрациях 0,025 и 0,05 %, и на стебле растений (рис. 6).
Наряду с показателями, непосредственно отражающими рост корневой системы пересаженной рассады (масса, объем, общая адсорбирующая и поглощающая поверхность) изучали показатели жизнедеятельности табака, являющиеся их проявлением: приживаемость и продолжительность укоренения растений.
Влияние препарата КХШ на рост надземной массы табака
На втором месте по повышению урожайности оказался вариант применения КХШ в этой же концентрации однократно - при посадке. В этом случае прибавка урожайности составила 4,4 или 17,8 %. Концентрация КХШ - 0,025 % по сравнению с концентрацией 0,05 % при соответствующих сроках применения вызвала повышение урожайности табака в заметно меньшей степени. Так, при двукратной обработке табака (при посадке и в начальный период роста) прибавка урожайности в варианте применение КХШ в концентрации 0,025 % составила 4,1 ц/га или 16,7 %, то есть на 7,4 % меньше, чем при использовании КХШ в указанный срок применения в концентрации 0,05 %.
Применение КХШ в концентрации 0,1 % во все годы исследований вызвало достоверное повышение урожайности культуры при внесении в поливную воду при посадке и последовательно при посадке и в начальный период роста. Однократная обработка вегетирующих растений табака КХШ в указанной концентрации дала нестабильное по годам исследований повышение урожайности. Разница с контролем превысила значение НСР при 95 % уровне значимости только в засушливом 2003 году. В более благоприятные по погодным условиям 2002 и 2004 годы повышение урожайности в этом варианте в абсолютном выражении по сравнению с контролем оказалось по результатам статистической обработки исходных данных несущественным.
Проявление большего стимулирующего действия препарата КХШ при обработке вегетирующих растений табака в начальный период роста на урожайность (и, как было показано выше, - на площадь листьев) в засушливый год по сравнению с более благоприятными по увлажнению годами, очевидно, связано со способностью гидроокиси калия повышать засухоустойчивость растений (67).
При использовании КХШ в концентрации 0,15 % урожайность табака при всех сроках применения оставалась на уровне контрольного варианта. Последнее явилось проявлением ранее отмеченного отсутствия стимулирующего эффекта препарата КХШ на ростовые процессы табака в указанной концентрации.
Выявленное значительное повышение урожайности табака под влиянием КХШ в концентрациях 0,025; 0,05 и 0,1 %, согласующееся с увеличением площади листьев, в указанных вариантах, поставило вопрос, а как изменяется материальность табачного сырья под влиянием изучаемого препарата. Полученные данные по определению содержания сухого вещества в единице площади листьев табака (материальность сырья) представлены в таблице 8 и таблице 21 в приложении.
Анализ полученных данных показывает, что несмотря на усиленное разрастание листьев табака под влиянием препарата КХШ не происходит снижения материальности табачного сырья. Напротив, при использовании КХШ в концентрациях 0,025 и 0,05 % отмечается даже некоторая тенденция к увеличению содержания сухого вещества в технически зрелых листьях табака в расчете на единицу площади. В целом, подводя итог полученным данным по изучению изменений урожайности табака (основного показателя при оценке изучаемого фактора) в зависимости от срока применения и концентрации КХШ необходимо отметить: хотя двукратная обработка табака (во время посадки и в начальный период роста) обеспечила по сравнению с однократньш внесением при посадке несколько большую прибавку урожая, однако, учитывая заведомо большие затраты на ее осуществление, оптимальным сроком следует признать внесение КХШ с поливной водой.
Данное логическое рассуждение подтверждается результатами дисперсионного анализа изменения урожайности табака одновременно в зависимости от сроков и концентраций применения препарата КХШ (табл. 9-11) .
