Содержание к диссертации
Введение
1. Обоснование выбранного направления исследований по повышению продуктивности озимой пшеницы 7
1.1. Биологические особенности роста и развития растений озимой пшеницы 7
1.2. Роль предшественников при возделывании озимой пшеницы 12
1.3. Влияние удобрений на повышение продуктивности озимой пшеницы 17
1.4. Применение стимуляторов роста на посевах озимой пшеницы 32
2. Методика и условия проведения опытов 37
2.1. Схема и методика проведения исследований 37
2.2. Технология возделывания озимой пшеницы в опытах 40
2.3. Наблюдения, анализы учеты 41
2.4. Характеристика почвы опытного участка 43
2.5. Погодно-климатические условия в годы проведения опытов 46
3. Влияние стимуляторов роста, удобрений и предшественников на рост и развитие озимой пшеницы 53
3.1. Динамика продуктивной влаги в почве под озимой пшеницей 53
3.2. Пищевой режим почвы под озимой пшеницей 60
3.3. Динамика накопления NPK и сухого вещества 66
4. Особенности формирования урожайности, ее структуры и качества зерна в зависимости от стимуляторов роста, удобрений и предшественников 75
4.1. Урожайность сортов озимой пшеницы 75
4.2. Элементы структуры урожая 80
4.3. Качество зерна озимой пшеницы 84
5. Экономическая и биоэнергетическая оценка изучаемых агроприемов 87
5.1. Экономическая оценка 87
5.2. Биоэнергетическая оценка 92 Выводы 97
Предложения производству 100
Список литературы 101
Приложение
- Биологические особенности роста и развития растений озимой пшеницы
- Схема и методика проведения исследований
- Динамика продуктивной влаги в почве под озимой пшеницей
- Урожайность сортов озимой пшеницы
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время озимая пшеница является основной продовольственной культурой Ростовской области дающей высококачественное богатое белком зерно. По данным областного управления статистики за последние 30 лет уборочная площадь ее превышает 1,5 млн. га, что составляет 15-20% от всей площади озимой пшеницы в России.
Увеличение урожайности зерна озимой пшеницы и улучшение его качества в условиях интенсивного земледелия невозможно без применения современных технологий возделывания.
В настоящее время во ВНИИЗК созданы 19 сортов мягкой озимой пшеницы, девять из которых (в том числе Донская юбилейная и Ермак) включены в Государственный реестр по 6 региону России, а остальные изучаются на Государственном испытании, показывая высокие результаты (В.И.Ковтун, 2002).
Созданные во ВНИИЗК сорта делятся по своему использованию на три типа: сорта интенсивного типа для посева по парам, сорта полуинтенсивного типа для рядовых непаровых предшественников и сорта универсального типа для лучших непаровых предшественников и слабоинтенсивных паров. Созданные сорта обладают комплексом положительных признаков и свойств -высокая морозозимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к полеганию и воздействию неблагоприятных факторов, что позволяет эффективно использовать их в производстве высококачественного зерна.
Для того, чтобы более полно раскрыть потенциальные возможности сорта, генетически заложенные селекционерами, необходимо учитывать биологию данной культуры, применять комплекс агротехнических и агрохимических мероприятий при возделывании озимой пшеницы. Поэтому размещение ее по лучшим предшественникам с учетом сортовых особенностей, применение удобрений и стимуляторов роста, как одних из обязательных агро-приемов должны послужить основой для получения высоких урожаев с хо-
5 рошим качеством зерна. Изучение этих вопросов в комплексе обусловливает актуальность и необходимость проведения данных исследований.
Цели и задачи исследований. Цель исследований - установить влияние стимуляторов роста в сочетании с минеральными удобрениями на урожайность новых сортов мягкой озимой пшеницы в посевах по различным предшественникам.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
изучить динамику водного и пищевого режимов почвы под озимой пшеницей в зависимости от уровня минерального питания;
установить влияние стимуляторов роста и удобрений на накопление сухого вещества в растениях озимой пшеницы и содержание NPK в них на различных этапах органогенеза;
определить влияние стимуляторов роста и удобрений на урожайность, ее структуру и технологические качества зерна озимой пшеницы при посеве по различным предшественникам;
дать экономическую и биоэнергетическую оценку изучаемым симу-ляторам роста.
Новизна исследований. В результате проведенных исследований в южной зоне Ростовской области изучено комплексное влияние стимуляторов роста и минеральных удобрений на урожайность и качество зерна сортов озимой пшеницы Донская юбилейная и Ермак в посевах по предшественникам черный пар и горох. Дана экономическая и биоэнергетическая оценка эффективности применения стимуляторов роста: силк, альбит, гумат калия и чародей, как при обработке ими семян, так и в фазе колошения озимой пшеницы.
Практическая значимость. Выявлено, что наибольшую урожайность сорта озимой пшеницы Донская юбилейная в просевах по черному пару -5,51 т/га и Ермак в посевах по гороху - 4,88 т/га формируют при двухкратном использовании гумата калия: при обработке семян + обработка по вегетации в фазу колошения на удобренном фоне. Использование этого агро-
приема при возделывании озимой пшеницы экономически оправдывается дополнительно полученной продукцией и улучшением качества зерна.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации ежегодно докладывались на заседаниях Ученого совета ВНИИЗК (2003-2005 гг.) и научных конференциях АЧГАА (2004-2005 гг.); Дон ГАУ - 2004 г. По теме диссертационной работы опубликовано 3 печатных работы.
Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований проведена в хозяйствах южной зоны Ростовской области: ОАО «Сорго» Зерноградского района и ОАО «Богородицкое» Пес-чанокопского района, о чем свидетельствуют прилагаемые акты внедрения.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 173 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, содержит 18 таблиц, 10 рисунков, 14 приложений. Список литературы включает в себя 176 наименований, в том числе 10 на иностранном языке.
Биологические особенности роста и развития растений озимой пшеницы
Одним из условий высокой продуктивности является сочетание солнечной и ясной погоды с достаточной обеспеченностью растений питательными веществами, влагой и теплом.
Озимая пшеница приостанавливает осеннее кущение, когда температура снижается до 2-3С. Весной при наступлении благоприятных условий кущение озимой пшеницы возобновляется.
Перезимовка озимых в условиях Ростовской области часто проходит при резких колебаниях температуры, когда она на глубине узла кущения может опускаться ниже критической (Свисюк И.В., Русеева З.М., 1990). При этом, как правило, наблюдается отсутствие снежного покрова и сильные восточные ветры. В тоже время при наличии достаточного снежного покрова температура на поверхности почвы под снегом во время сильных морозов на 10-15С выше, чем без него. Гибель озимых зимой в ранневесенний период происходит также от выпирания, вымокания, ледяных корок и др. (Личикаки В.М., 1974;КалиненкоИ.Г., 1995).
Озимая пшеница в состоянии прорастания семян или в начале появления всходов в большинстве случаев сохраняет свою жизнеспособность, если температура в посевном слое не опускается ниже минус 16-18С (Губанов Я.В., Иванов Н.Н., 1988). Наибольшую устойчивость к низким температурам она приобретает в фазе полного кущения, когда имеется 3-5 продуктивных стеблей (Ремесло В.Н. и др., 1982; Калиненко И.Г., Бельтюков Л.П., Ковтун В.И., 2000). В таком состоянии в зависимости от сортовых особенностей озимая пшеница может переносить морозы до минус 17-22С.
Устойчивость озимой пшеницы к низким температурам зависит от множества факторов, при этом роль сорта при перезимовке выступает на первый план (Бородин Н.Н., 1976; Калиненко И.Г., 1995; Алабушев А.В., Ковтун В.И., Анипенко Л.Н., 2001). По данным этих авторов основная гибель озимых на Дону, особенно в условиях 1969 и 1976 гг. во многом связана со слабой зимостойкостью высеваемых в то время сортов типа Безостая 1. Районированные после 1983 года высокозимостойкие сорта Донского селекцен-тра НПО «Дон» Донская безостая, Ростовчанка, Тарасовская 29 и другие нашли широкое распространение не только в Ростовской области, но и в соседних областях Северного Кавказа, Центрально-Черноземной зоны и Поволжья.
После колошения, цветения и оплодотворения начинается процесс зер-нообразования. Зерно при этом последовательно проходит фазы молочной, восковой и полной спелости. При незначительном изменении общей массы растения происходит постоянное перераспределение органических и минеральных веществ в надземных органах. Идет усиленный отток питательных веществ в зерно из листьев и стеблей, где содержание их уменьшает (Павлов А.Н., 1981; Панников В.Д., Минеев В.Г., 1987; Hector D., Furais S., Joyae P., 1997).
Эти и многие другие авторы считают, что это самый ответственный период отложения питательных веществ в запас. Продолжительность налива зерна, погодные условия, проведение поздних азотных подкормок, борьба с вредным клопом-черепашкой влияют на формирование основных технологических свойств зерна, при этом улучшая такие показатели, как: масса 1000 зерен, натура зерна, количество и качество клейковины, выход муки и др. На формирование зерна, его выполненность отрицательно влияют высокая температура воздуха (35-40С) при резкой сухости (менее 30% влажности).
В работах известных селекционеров Дона по озимой пшенице (Кали-ненко И.Г., 1995; Ковтун В.И., 2002) отмечается, что необходимо создание и использование в производстве засухоустойчивых сортов этой культуры, способных формировать в условиях Ростовской области стабильную и высокую урожайность. При этом раннеспелые и скороспелые сорта способны созревать до наступления высоких температур и восточных суховеев в период налива зерна, т.е. уходить от «захвата» при созревании. Так, например, раннеспелый сорт Донская полукарликовая в засушливые годы превышал по урожайности среднеранние сорта до +1,65 т/га. Неплохие показатели во ВНИ-ИЗК получены по новому районированному сорту Станичная, полная спелость у которого наступает раньше на 7-9 дней, чем у других высеваемых сортов. Здесь прибавки урожая в засушливые годы достигают 0,5-0,7 т/га (Ковтун В.И., 2004).
Таким образом, в получении высоких урожаев зерна озимой пшеницы немаловажную роль играет правильный подбор сортов применительно к поч-венно-климатическим условиям зоны.
Для того, чтобы полнее раскрыть потенциальные возможности сорта, необходимо учитывая биологию данной культуры, применять комплекс агротехнических мероприятий направленный на рост урожайности и улучшение качества зерна. Одним из обязательных приемов являются правильный подбор сортов и предшественника, рациональное использование удобрений и стимуляторов роста.
Схема и методика проведения исследований
Исследования проводились в 2003-2005 гг. на полях СПК «Заря» Песча-нокопского района, расположенного в южной зоне Ростовской области.
Объектами исследований были два сорта мягкой озимой пшеницы: Донская Юбилейная - сорта интенсивного типа предназначенного для посева по пару и Ермак - сорта полуинтенсивного типа для посева по непаровым предшественникам.
Приводим краткую характеристику изучаемых сортов. Донская Юбилейная: выведен во ВНИИЗК (Донском селекцентре) методом гибридизации (Донская безостая х Донская полукарликовая). Разновидность эритросперум. Колос веретеновидный, мелкий, плотный. Колосовая чешуя яйцевидная, средней длины, со слабовыраженной нервацией. Зубец короткий, клювовидный в нижней части колоса, удлиняется до остевого в средней и верхней частях. Плечо средней ширины. Киль ясно выражен. Ости слегка расходящиеся, грубые, зазубренные, короткие. Зерно средней крупности яйцевидное, основание слегка опущенное. Бороздка неглубокая, масса 1000 зерен 34-44 г. Средняя урожайность в регионе составляет 4,64 т/га, максимальная - 7,4 т/га. Среднеранний. Вегетационный период 278-310 дней. Зимостойкость ниже средней. Высота растений 67-99 см. Устойчивость к полеганию высокая. Хлебопекарные качества хорошие и отличные. Сильная пшеница.
Ермак: выведен во ВНИИЗК (Донском селекцентре), материнский сорто-образец 2412/87 (Донская полуинтенсивная х Олимпия), отцовский сорт Донщина. Разновидность эритросперум. Куст промежуточный, восковой налет отсутствует, соломина полая, лист неопушенный. Колос веретеновидный, бе 38 лый, средней длины (7,5-9,0 см) средней плотности, остистый. Ости короткие, слегка расходящиеся в стороны, белые. Колосовая чешуя яйцевидная, средняя со слабо выраженной нервацией. Зубец колосовой чешуи средней длины, острый. Плечо средней ширины, внизу скошенное, вверху и средней части прямое. Зерно овальное (округлое) средней крупности, слегка опушенное, красное с неглубокой бороздкой. Масса 1000 зерен 36-49 г. Обладает высокой устойчивостью к засухе на протяжении весеннее-летней вегетации. Отличается высокой устойчивостью к бурой и желтой ржавчинам, мучнистой росе и пыльной головне. Обладает высокой технологичностью возделывания за счет высокой устойчивости к полеганию. Высокоадаптивен к поздним посевам, за счет регенераци-онной способности к образованию новых побегов ( к кущению) в зимнеранне-весенний период. Сбор высококачественного зерна с 1 га посева составляет 6,0-6,5 тонн.
Исследования включали два полевых опыта, которые закладывались по методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (Доспехов Б.А., 1973). Площадь учетной делянки 200 м2, повторность четырехкратная.
Опыт 1. Влияние удобрений и стимуляторов роста на урожайность и качество зерна озимой пшеницы Донская Юбилейная по предшественнику черный пар. Изучали 10 вариантов: 1. Контроль без удобрений 2. N16 5P39K39 + N3o-(i OH 3. Фон + обработка семян гумат калия + N30 4. Фон + обработка семян + обработка в колошение гумат калия + N30 5. Фон + обработка семян альбит + N30 6. Фон + обработка семян + обработка в колошение альбит + N30 7. Фон + обработка семян чародей + N30 8. Фон + обработка семян + обработка в колошение чародей + N30 9. Фон + обработка семян силк + N3o Ю.Фон + обработка семян + обработка в колошение силк + N30 Опыт 2. Влияние удобрений и стимуляторов роста на урожайность и качество зерна озимой пшеницы Ермак по предшественнику горох. Схема опыта 2 идентична опыту 1. Минеральные удобрения по схеме опыта (Фон - N16,5 Р39 К39 + N30) были внесены вручную со взвешиванием на каждую делянку под предпосевную культивацию в виде диаммофоски (N-11, Р2О5- 26, К20-26 %) в дозе 150 кг/га.
Азотная подкормка в фазе колошения проведена раствором мочевины (N-46 %) в дозе N3o кг. д. в. на 1 га. Семена озимой пшеницы обрабатывались стимулятором роста по схеме опыта за 1 день до посева. В фазе колошения изучаемые препараты по схеме опыта были совмещены с внекорневой подкормкой азотными удобрениями (N3o). Дозы стимуляторов роста при обработке семян: - Альбит - 40 г/т - Гумат калия - 200 г/т -Силк-100 г/т - Чародей - 400 г/т Дозы стимуляторов роста при обработке в фазе колошения были такие же.
Динамика продуктивной влаги в почве под озимой пшеницей
В зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения основным фактором, влияющим на продуктивность озимой пшеницы, является влага. В динамике водного режима почвы для черноземов области можно выделить два периода: осеннее-зимнее накопление и летнее иссушение влаги.
Паровые поля способны накапливать значительное количество влаги за счет более длительного периода до посева озимой пшеницы. При этом почва промокает до 1,5-2,0 м и происходит пополнение глубинных запасов влаги, которые в дальнейшем положительно влияют на урожайность озимой пшеницы.
Влагообеспеченность почвы к моменту посева озимых по непаровым предшественникам складывается значительно хуже. В отдельные годы в верхнем посевном слое почвы доступная влага или отсутствует, или ее количество недостаточно для получения дружных всходов. В случае посева озимых в сухую почву (в оптимальные сроки) прорастание семян и дальнейшее развитие растений будут полностью зависеть от сентябрьских и октябрьских осадков. При этом нераскустившиеся растения, набравшие малое количество Сахаров и неполучившие закалки могут полностью погибнуть в суровые зимы, особенно при отсутствии устойчивого снежного покрова.
В условиях южной зоны Ростовской области максимальные запасы почвенной влаги отмечаются ранней весной и имеют большое значение для величины будущего урожая. Однако продуктивность посевов во многом зависит и от количества осадков выпадающих в весеннее-летний период и которые не только пополняют запас влаги в почве, но и оказывают влияние на температуру почвы и воздуха, и в целом на микроклимат поля. В то же время в отдельные засушливые годы при сильной испаряемости и стоке воды при ливнях летние осадки не пополняют запасы влаги даже на паровых полях.
Недостаток влаги в почве в мае-июне, высокие температуры почвы и воздуха, суховейные явления являются основной причиной снижения урожайности зерновых культур. Поскольку озимая пшеница использует имеющуюся в почве влагу, как в осенний период (от посева до прекращения осенней вегетации), так и в весенне-летний (от возобновления весенней вегетации до созревания зерна), то запасы ее во многом определяют продуктивность посевов.
Исследования, проведенные нами, водного режима почвы под озимой пшеницей показали, что он зависит от предшественника, погодных условий, фазы развития растений и применения удобрений (приложение 5).
Показатели запасов продуктивной влаги во все годы исследований были выше по предшественнику черный пар, в сравнение с горохом в течение всего периода вегетации растений. Так, в среднем за годы исследований, запасы продуктивной влаги в фазе всходов в верхнем посевном слое почвы 0-10 см составили по черному пару 12,0-12,3 мм, а по гороху 6,8-7,5 мм; в слое почвы 0-30 см соответственно 33,0-33,6 мм и 18,0-19,5 мм и в слое почвы 0-100 см 123,2-125,6 мм и 44,0-44,4 мм, т.е. 1,5-2,5 раза выше (рис. 4,5; табл. 2,3).
Лучшие условия водного режима в посевах озимой пшеницы по черному пару отмечались и в фазе колошения и в фазе полной спелости зерна. Поэтому растения озимой пшеницы по предшественнику черный пар отмечались лучшим развитием с осени, а также и в последующие фазы развития, что способствовало формированию здесь более высокой урожайности во все годы проведения опытов. По данным Бельтюкова Л.П., Гриценко А.А. (1993) запасы продуктивной влаги бывают достаточными для получения нормальных всходов озимой пшеницы если они составляют не менее 10 мм на каждые 10 см почвы.
В условиях 2002/2003 с/х года запасы продуктивной влаги в посевном (0-10 см) слое были достаточными по черному пару 12,9-13,2 мм и близкими к ним по гороху 7,5-8,8 мм, что позволило провести посев озимой пшеницы в оптимальные сроки.
Урожайность сортов озимой пшеницы
Главным показателем эффективности любого изучаемого агротехнического приема, в конечном итоге, является урожайность. Чем более полно удовлетворяются потребности растений в течение роста и развития и чем бо лее они приспособлены к конкретным складывающимся условиям, тем выше продуктивность растений. Исследования, проведенные нами показали, что урожайность озимой пшеницы в наших опытах зависела от погодных условий, предшественника, удобрений и применяемых стимуляторов роста. Влияние минеральных удобрений и стимуляторов роста на рост и развитие растений проявлялось уже при появлении всходов. В среднем за 3 года изучения полевая всхожесть на контроле составила 89 %. Внесение удобрений в виде фона повысила этот показатель до 91 %, а дополнительное использование стимуляторов роста продолжало увеличивать ее до 92-95 %. Причем лучшим в этом случае оказался гумат калия. Процент перезимовки растений ко времени возобновления весенней ве гетации и сохранность растений к уборке не зависели от удобрений и стиму ляторов роста и были на уровне контроля составив соответственно 96-97 % и 88-89 % (табл. 7).
Растения получившие NPK - удобрения и обработанные стимуляторами роста приобретали интенсивный зеленый цвет, отличались от растений на контроле лучшим развитием надземной массы.
В посевах озимой пшеницы Донская Юбилейная по черному пару наибольший урожай зерна был получен в благоприятном 2004 году, который колебался по вариантам от 4,74 до 5,80 т/га. Наименьшим он был в 2005 году с варьированием от 4,09 до 5,33 т/га (табл. 8).
В среднем за годы исследований урожайность зерна в контрольном варианте составила 4,42 т/га. Применение минеральных удобрений в виде фона - N16,5 Р39 К39+ N30 повысило этот показатель до 4,87 т/га (ПО %). Следует отметить, что во все годы проведения опытов применение всех изучаемых стимуляторов роста на удобренном фоне было положительным. Причем двойная обработка ими была более эффективной.
Так, двукратное использование альбита на фоне удобрений выразилось прибавкой урожайности к контролю 0,79 т/га (118 %): чародея - 0,65 т/га (115 %) и силка 0,83 т/га (119 %). Однако наибольшая урожайность - 5,51 т/га, в том числе прибавка урожая к контролю 1,09 т/га (125 %) была получена нами при двукратном применении гумата калия на удобренном фоне.
В опыте по изучению озимой пшеницы Ермак в посевах по гороху полевая всхожесть, в сравнении с посевами по черному пару, была ниже, что связано с более жесткими условиями водного режима почвы в осенний пери од по этому предшественнику. Так, в среднем за годы исследований, она составила на контроле - 82 %. Применение удобрений в виде фона повысило её до 85 %, а дополнительная обработка стимуляторами роста способствовало дальнейшему ее росту до 89-92 %. Причем наибольшие показатели были отмечены нами также при двукратном использовании гумата калия на удобренном фоне. Наибольшая урожайность в контрольном варианте отмечалась в благо приятном 2004 году, которая составила 4,41 т/га, а в среднем за 3 года - 4,06 т/га. Применение минеральных удобрений повысило ее до 4,46 т/га (ПО %). Из всех изучаемых стимуляторов роста, на удобренном фоне, наибольшая урожайность озимой пшеницы, как при однократной, так и при двукратной была получена при использовании гумата калия, которая составила соответственно 4,73 т/га (116 %) и 4,88 т/га (120 %). Применение других стимулято ров роста в сравнении с гуматом калия было менее эффективно: альбит — 4,61-4,70 т/га (114-116 %); чародей - 4,53-4,58 т/га (111-113 %) и силк - 4,61-4,67 т/га (114-115%).
Формирование высокой урожайности зерна растениями озимой пшеницы определяется основными слагающими элементами структуры урожая, такими как: продуктивная кустистость, озерненность колоса, выполненность зерна и его масса.
Исследования проведенные нами, показали, что на элементы структуры урожая в значительной степени влияют погодные условия, удобрения и стимуляторы роста (табл.11,12; приложение 10). Наибольшее количество продуктивных стеблей оба сорта озимой пшеницы сформировали в благоприятном по увлажнению 2004 году. В этом же году были наибольшие показатели высоты растений, озерненность колоса, массы зерна с колоса и массы 1000 зерен. В среднем за годы исследований высота растений на контроле сорта Донская Юбилейная в посевах по черному пару составила 76 см, в посевах по гороху сорта Ермак она была ниже - 70 см. По обоим предшественникам применение удобрений и стимуляторов роста увеличивало этот показатель в посевах по черному пару до 79-84 см и в посевах по гороху до 76-80 см. Кроме того существенно увеличились и другие показатели в посевах по черному пару: число колосьев на 1 м2 с 704 шт на контроле до 720-742 шт на других вариантах опыта; число зерен в колосе с 24 до 25-26 шт, масса 1000 зерен с 44,7 до 45,3-46,3 г. и массы зерна с колоса с 0,7 до 0,8-0,9 г. В посевах озимой пшеницы Ермак по гороху также происходило увеличение показателей структуры урожая: числа колосьев на 1 м2 с 640 до 660-684 шт; числа зерен с 22 до 23-24 шт; массы 1000 зерен с 42,8 до 43,7-44,3 г и массы зерна с колоса с 0,7 до 0,8-0,9 г. Необходимо отметить, что все основные показатели элементов структуры урожая как в посевах по черному пару Донская Юбилейная, так и Ермак по гороху наибольшими были на удобренном фоне с двукратным использованием гумата калия.
