Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние и основные направления по вышения устойчивости производства зерна озимой пшеницы в степной зоне Южного Урала
1.1 Площади посева, динамика урожайности и валовых сборов зерна озимой пшеницы 12
1.2 Основные направления повышения устойчивости и продуктивности агроценозов озимой пшеницы 19
2 Почвенно-климатические условия, схемы опытов и методика исследований .
2.1 Почвенно-климатические условия 40
2.2 Метеорологические условия в годы проведения исследований 42
2.3 Схемы опытов, методика наблюдений и исследований 56
3 Формирование агроценозов озимой пшеницы при со вершенствовании приемов реализации биологическо го потенциала продуктивности
3.1 Биоклиматические ресурсы территории и эффективность их использования посевами озимой пшеницы 68
3.2 Особенности роста, развития и фотосинтетическая деятельность растений в посевах озимой пшеницы при адаптации технологических приемов к современным биоклиматическим ресурсам территории
3.2.1 Полнота всходов и динамика осеннего побегообразования озимой пшеницы 80
3.2.2 Зимостойкость озимой пшеницы, сохранность и общая выживаемость растений в различных агроценозах 101
3.2.3 Динамика продуктивного стеблестоя 124
3.2.4 Особенности формирования площади листьев и фотосинтетического потенциала в посевах озимой пшеницы 135
3.2.5 Нарастание сухой биомассы и чистая продуктивность фотосинтеза 161
3.2.6 Накопление солнечной энергии в биомассе озимой пшеницы 172
4 Урожайность озимой пшеницы при совершенствова нии приемов возделывания
4.1 Реализация потенциала урожайности озимой пшеницы при адап тации сроков посева и норм высева семян к климатическим ресурсам территории 192
4.2 Удобрения, как фактор повышения урожайности агроценозов озимой пшеницы 201
4.3 Урожайность озимой пшеницы при раздельном и совместном применении агрохимикатов и регуляторов роста растений 211
4.4 Структура урожая озимой пшеницы
5 Эффективность использования ресурсов влаги при различном сочетании приемов возделывания 243
6 Содержание, накопление и вынос макро- и микроэлементов озимой пшеницей на разных фонах минерального питания
6.1 Динамика азота, фосфора и калия в растениях озимой пшеницы 254
6.2 Потребление и вынос элементов минерального питания 259
6.3 Микроэлементный состав зерна озимой пшеницы при применении расчетных норм удобрений
2 7 Влияние приемов возделывания на видовой состав и динамику основных вредителей и болезней озимой пшеницы 270
8 Влияние агротехнических факторов на технологические свойства зерна озимой пшеницы 285
9 Энергетическая и экономическая эффективность приемов повышения урожайности агроценозов озимой пшеницы
9.1 Энергетическая эффективность адаптивных приемов возделывания 312
9.2 Экономическая эффективность возделывания озимой пшеницы 315
Заключение 322
Выводы 326
Предложения производству 337
Список литературы
- Основные направления повышения устойчивости и продуктивности агроценозов озимой пшеницы
- Метеорологические условия в годы проведения исследований
- Особенности роста, развития и фотосинтетическая деятельность растений в посевах озимой пшеницы при адаптации технологических приемов к современным биоклиматическим ресурсам территории
- Удобрения, как фактор повышения урожайности агроценозов озимой пшеницы
Введение к работе
Актуальность темы. В степной зоне Южного Урала целесообразно увеличение посевных площадей под озимой пшеницей, часто превосходящей по своим потенциальным возможностям и их реализации пшеницу яровую. Возде-лывание озимой пшеницы в этом регионе придает стабильность зерновому хозяйству, особенно в засушливые годы, когда биопродуктивность яровых хлебов значительно снижается.
Однако наряду с определенными преимуществами, заложенными в биологию озимой пшеницы, есть факторы, существенно снижающие ее продуктивность или ухудшающие качество зерна.
Одним из факторов, сдерживающим стабильное производство высококачественного зерна озимой пшеницы в степной зоне Южного Урала, является недостаточно активная разработка адаптивных элементов технологии ее возде-лывания применительно к современным почвенно-климатическим ресурсам, среди которых, в связи с усилением аридности климата, особую важность приобретают сроки посева и нормы высева семян адаптивных сортов, режимы минерального питания и использования микроэлементов, регуляторов роста растений и жидких удобрительно-стимулирующих составов (ЖУСС), во многом определяющие величину и стабильность урожаев.
Научно-обоснованное внедрение этих технологических приемов в производство, позволяющих эффективно управлять формированием устойчивых агроценозов озимой пшеницы, может стать важной составной частью комплекса мер по рациональному использованию, охране и воспроизводству природных ресурсов.
Применение усовершенствованных на основе экспериментальных данных технологий, как показала производственная проверка, существенно повышает эффективность использования биологического потенциала продуктивности и улучшает качество зерна озимой пшеницы. В этом заключается актуальность материалов, представленных в диссертационной работе.
Цель и задачи исследований. Основная цель наших исследований заключалась в обосновании приемов повышения устойчивости и продуктивности агроценозов озимой пшеницы в степной зоне Южного Урала и разработке адаптивных технологий ее возделывания, рассчитанных на реализацию климатически обеспеченных урожаев высококачественного зерна.
Для достижения поставленной цели нами решались следующие задачи:
- обобщить результаты научных исследований и практической опыт по технологиям возделывания озимой пшеницы в степной зоне Южно-Уральского региона РФ;
- провести сельскохозяйственную оценку климата по обеспечению высоких урожаев качественного зерна озимой пшеницы;
- определить возможность управления зимостойкостью и сохранностью растений к уборке путем изменения сроков посева и норм высева семян; установить оптимальную структуру продуктивного стеблестоя, позволяющую наиболее полно реализовывать биологический потенциал продуктивности;
- изучить режимы минерального питания озимой пшеницы и апробировать экологически целесообразные нормы минеральных удобрений, рассчитанные на обеспеченную ресурсами влаги урожайность, определить химический состав растений и уточнить особенности потребления и вынос элементов минерального питания;
- определить влияние отдельных микроэлементов и регуляторов роста растений при регулируемых условиях минерального питания на реализацию потенциальной урожайности озимой пшеницы и качество зерна;
- изучить видовой состав и динамику основных вредителей и болезней озимой пшеницы и определить влияние технологических приемов на их численность и вредоносность;
- изучить водопотребление в посевах озимой пшеницы и установить эко-
номически целесообразное сочетание технологических приемов, позволяющее наиболее эффективно и рационально использовать ресурсы влаги;
- определить эффективность участия изучаемых элементов технологии в повышении продуктивности агроценозов озимой пшеницы;
- установить критерии зависимости биометрических показателей посевов, фотосинтетической деятельности растений, элементов структуры урожая, уро-
жайности и качества зерна от метеорологических условий и изучаемых элемен-
тов технологии возделывания;
- дать энергетическую и экономическую оценку эффективности приемов формирования высокопродуктивных агроценозов озимой пшеницы.
Научная новизна. Впервые, путем оптимизации сроков посева и норм высева семян, норм макро- и микроудобрений и регуляторов роста растений, на основе длительных исследований в многофакторных комплексных опытах, разработаны теоретические и практические положения системы управления уро-
жаем и качеством зерна озимой пшеницы в степной зоне Южного Урала с уче-
том требований культуры.
Установлена экономическая целесообразность использования микроэлементов, регуляторов роста растений и расчетных режимов минерального питания при формировании высокопродуктивных агроценозов озимой пшеницы, рационально использующих ресурсы влаги.
Впервые, наиболее детально, изучено комплексное влияние агрометеорологических факторов и технологических приемов на рост и развитие озимой пшеницы.
С учетом региональных агроклиматических ресурсов и биологических
особенностей сортов теоретически обоснованы и экспериментально подтверж-дены оптимальные параметры высокопродуктивных агроценозов озимой пшеницы.
На основе проведенных исследований впервые разработаны элементы мо-делей агроценозов озимой пшеницы, рассчитанных на биопродуктивность от
20,0 до 35,0 ц/га продовольственного зерна, включающих фитометрические параметры посевов в сочетании с показателями агроклиматических ресурсов степной зоны Южного Урала.
Подобных комплексных исследований в условиях региона в таком объеме ранее не проводилось.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Управление зимостойкостью и сохранностью растений к уборке при адаптации сроков посева и норм высева семян озимой пшеницы к современным агроклиматическим ресурсам степной зоны Южного Урала; оптимальная осенняя кустистость и структура продуктивного стеблестоя к уборке, позволяющие наиболее полно реализовывать биологический потенциал продуктивности.
2. Экологически целесообразные системы удобрения озимой пшеницы, рассчитанные на обеспеченную ресурсами влаги урожайность; химический состав растений и вынос элементов минерального питания планируемыми урожаями.
3. Участие микроэлементов и регуляторов роста растений при расчетных режимах минерального питания в формировании урожайности и качества зерна озимой пшеницы.
4. Водопотребление в посевах озимой пшеницы при экологически целесообразном сочетании технологических приемов, позволяющем наиболее эффективно и рационально использовать ресурсы влаги.
5. Повышение реализации биологического потенциала озимой пшеницы при совершенствовании приемов управления продуктивностью культурных агроценозов.
6. Критерии зависимости биометрических показателей посевов, фотосинтетической деятельности растений, элементов структуры урожая, урожайности и качества зерна от метеорологических условий и изучаемых элементов технологии возделывания.
7. Энергетическая и экономическая и эффективность приемов формиро-
вания высокопродуктивных агроценозов озимой пшеницы.
Практическая значимость работы. Сельскохозяйственному производ-
ству предложены адаптивные, экономичные и энергетически обоснованные технологические приемы возделывания, позволяющие управлять формированием устойчивых агроценозов озимой пшеницы при современном уровне агро-
климатических ресурсов и получать экономически оправданную урожайность.
Внедрение научных разработок в практику позволяет повысить биопродуктивность районированных сортов местной селекции на 15-20%, стабильно получать качественное продовольственное зерно и обеспечивает рациональное использование водных и почвенных ресурсов.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены на площади около 10 тыс.га в хозяйствах Северной, Западной, Центральной и Южной зон Оренбургской области.
Они вошли в ряд научных изданий, справочников и учебных пособий (в соавторстве): «Практикум по растениеводству для степной зоны» (2000), «Определение качества семян и программирование урожаев» (2000), «Сорта полевых культур Оренбургской области» (2003), «Производство продукции расте-
ниеводства» (2003), «Практикум по растениеводству для степной зоны Южного Урала» (2004), «Практикум по технологии переработки продукции растениеводства» (2004), «Практикум по кормопроизводству и пастбищному хозяйству для степной зоны Южного Урала» (2006), «Практикум по технологии про-изводства продукции растениеводства для степной зоны Южного Урала» (2007).
Полученные материалы по обоснованию биологических и экологических приемов формирования высокопродуктивных агроценозов озимой пшеницы в степной зоне Южного Урала широко используются в лекциях и лабораторно-практических занятиях по курсам «Растениеводство» и «Программирование
урожаев полевых культур» в Оренбургском ГАУ.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподава-тельского состава, аспирантов и научных сотрудников Оренбургского ГАУ (1995-2005 гг.); региональных конференциях молодых ученых и специалистов (г.Оренбург, 1998-2002 гг.); на международной конференции «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий» (г.Оренбург, 2001); на XLI научно-технической конференции Челябинского ГАУ (г.Челябинск, 2002 г.); на международной научно-практической конференции «Повышение устойчивости биоресурсов на адаптивно-ландшафтной основе» (г.Оренбург, 2003 г.); на международном симпозиуме «Социально-экономические, политические и экономические проблемы в сельском хозяйстве России и стран СНГ: история и современность» (г.Оренбург, 2004 г.); на Российской научно-практической конференции, посвященной 50 – летию освоения целинных земель «Проблемы устойчивости биоресурсов: теория и практика» (г.Оренбург, 2004 г.); на межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых Приволжского
федерального округа «Молодые ученые в решении региональных проблем
АПК» (г.Самара, 2005 г.); на международной научно-практической конферен-
ции «Роль современных технологий в устойчивом развитии АПК», посвященной 110 – летию со дня рождения Т.С.Мальцева (г.Курган, 2005 г.); на международной научно-практической конференции «Эколого-технологическая, правовая и социально-экономическая политика в сельском хозяйстве: история и современность» (г.Оренбург, 2005 г.); на международной научно-практической конференции «Технологические проблемы сельскохозяйственного производства» (г.Ярославль, 2006 г.); на всероссийской научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в АПК» (г.Пенза, 2006 г.).
Публикация результатов исследований. Опубликовано более 90 печатных работ, в том числе 53 по теме диссертации, общим объемом 21,4 п.л.
Работа выполнена на кафедре растениеводства и кормопроизводства
Оренбургского государственного аграрного университета с участием аспирантки Коленковой Н.А., старшего преподавателя кафедры селекции и защиты растений Шпартакова К.В., заведующего лабораторией кафедры технологии хранения и переработки продукции растениеводства Николаева Н.А. и студентов-дипломников. Всем соискателям и оказавшим помощь и поддержку в работе
автор выражает искреннюю благодарность.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 338 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 9 глав, выводов и предложений производству, содержит 109 таблиц, 27 рисунков и 28 приложений. Список литературы содержит 512 источников, в том числе 10 - на иностранных языках.
Основные направления повышения устойчивости и продуктивности агроценозов озимой пшеницы
Наиболее выраженное преимущество озимой ржи над озимой пшеницей по площади посева отмечалось до 1994 г. Так, в среднем за 1981-1985 гг. из 465,3 тыс.га озимая пшеница занимала только 61,1 тыс.га или 13,1% всего озимого клина, в 1986-1990 гг. ситуация не изменилась и озимая пшеница была высеяна на площади 87,6 из 606,4 тыс.га (14,4%).
В период становления рыночных отношений более предпочтительной для хозяйств, по цене реализации и востребованности перерабатывающими предприятиями, стала озимая пшеница и ее площади начали закономерно расширяться.
В 1991-1995 гг. из 660,9 тыс.га пшеница занимала уже 215,1 тыс.га или 32,5% засеянной озимыми площади. В 1994 г. площади посева этих культур практически сравнялись и до настоящего времени, за исключением отдельных лет, когда не удавалось подготовить требуемое количество пригодных для посева семян, это соотношение сохраняется (2001 г. - озимая рожь - 246,0; озимая пшеница - 200,4 тыс.га; 2002 г. - 297,0 и 286,2 тыс.га; 2003 г. - 163,6 и 375,8 тыс.га; 2004 г. - 98,5 и 267,7 тыс.га; 2005 г. - 213,5 и 232,2 тыс.га; 2006 г. -204,9 и 188,0 тыс.га, соответственно).
Эффективность производства (прежде всего урожайность) озимых культур в анализируемый промежуток времени зависела от успешности перезимовки и сохранности растений к уборке, которые, в свою очередь, определялись метеорологическими условиями периода вегетации и особенностями технологии возделывания.
В среднем за 1981-2002 гг. сохранность озимых на зерно составила 86,3% от их посевной площади с колебаниями по годам от 97,7 (1991) до 49,5% (1996). Наиболее высокая сохранность посевов отмечалась в период 1981-1993 гг. (89,7%), а затем при экономическом крахе многих хозяйств и, как следствие, существенном упрощении технологии возделывания озимых культур, часто сводившейся только к двум технологическим приемам - несвоевременному посеву и некачественной уборке, гибель растений стала составлять 30,0-50,0%, а урожайность снизилась до 5,0-10,0 ц/га.
Более устойчивой к неблагоприятным условиям перезимовки в большинстве случаев оказывается рожь (11,5% погибших посевов в период 1981-2002 гг. против 19,2% погибших посевов озимой пшеницы). Связано это, очевидно, с более ограниченной по биологическим особенностям адаптивностью озимой пшеницы к климатическим факторам, особенно в экстенсивном земледелии.
По урожайности с посевной площади (рис.2) в среднем за последние 22 года (1981-2002) озимая рожь незначительно превосходила озимую пшеницу (12,8 и 12,0 ц/га, соответственно), а урожайность яровой пшеницы ежегодно была ниже, чем озимой (в среднем на 3,5 ц/га).
Следует отметить, что при сложившемся подходе к возделыванию озимых культур даже во влажные годы, их потенциал оставался далеко нереализованным. Так, урожайность озимой пшеницы более 20 ц/га была получена только в 2 года из 22 - х лет (9,1%), более 15 ц/га - в 5 (22,7%) и до 10 ц/га - в 9 лет (41,0%).
Проанализировав урожайность озимой пшеницы в Оренбуржье за последние 40 лет, Л.И.Краснова также отмечает, что доля низкоурожайных лет (со средней урожайностью до 10 ц/га) составляет около 40% (Краснова, 2003), то есть вероятность получения агроценозов озимой пшеницы с потенциалом продуктивности, способным реализовываться в агроклиматических условиях Оренбургского Предуралья по объективным, а чаще субъективным, причинам, остается очень низкой.
Рыночные условия современного сельскохозяйственного производства подталкивают производителей зерна к расширению посевных площадей под озимой пшеницей, зерно которой по технологической оценке часто не уступает зерну пшеницы яровой, а урожайность по большинству лет - выше.
Урожайность озимых культур и яровой пшеницы, ц/га посевной площади (1981-2002 гг.) В частности, в условиях Поволжья наиболее урожайными и доходными являются озимые культуры. При этом озимая пшеница по размеру чистой прибыли значительно превосходит озимую рожь. Учитывая это обстоятельство, озимая пшеница в этом регионе в перспективе может занять ведущее место среди зерновых культур. Главной проблемой остается получение зерна высокого качества за счет подбора сортов, обеспеченности в необходимых объемах удобрениями и средствами защиты от вредителей и болезней (Михайлин, Маркин, 2000; Михайлин, Саврасова, 2003).
Следует отметить, что преимущества озимой пшеницы возрастают еще и в связи с усилением аридности климата.
В последние годы, как уже отмечалось ранее, в регионе предпринимаются определенные усилия к расширению посевных площадей под озимыми культурами. Так, администрацией Оренбуржья в период с 2000 г. принят ряд нормативных актов, способствующих развитию производства озимых культур - распоряжения администрации области №719-р от 20.06.2000 и №427-р от 21.06. 2001 гг. «О мерах по обеспечению уборки урожая и заготовки кормов», предусматривающие увеличение посевных площадей под озимыми культурами до 600 и 800 тыс.га, соответственно. В программе «Семеноводство зерновых, зернобобовых и кормовых культур в Оренбургской области на период 2000-2005 гг.» планируется расширение озимых до 1 млн.га.
Метеорологические условия в годы проведения исследований
Исследования проводились в соответствии с государственными научными программами агрономического факультета «Разработать зональные системы управления плодородием почвы и продуктивностью агроэкосистем в интенсивном экологически сбалансированном земледелии с доведением продуктивности пашни до 25-30 центнеров кормовых единиц с гектара (номер государственной регистрации 01910006987), «Разработать ресурсосберегающие, экономически обоснованные и экологически безопасные технологические комплексы возделывания зерновых культур с максимальным использованием биологических методов воспроизводства почвенного плодородия» (номер государственной регистрации 0120010554), координируемые РАСХН и темой кафедры растениеводства и кормопроизводства «Исследование, анализ и оценка эффективности оптимальных параметров адаптивной и ресурсосберегающей технологии возделывания полевых и кормовых культур» (номер государственной регистрации 01200105547).
Местом проведения основной части исследований являлось опытное поле НИИ Агроэкологии Оренбургского ГАУ, расположенное в 12 км восточнее г.Оренбурга и находящееся в самом центре степной зоны Южного Урала, в типичных для нее условиях. Почвы опытного участка представлены черноземами южными с содержанием гумуса в пахотном слое почвы 3,8%, подвижного азота (NCV) - 1,35 мг на 100 г почвы, легкогидролизуемого азота - 8,4 мг, подвижного фосфора (Рг05) - 3,25 мг, обменного калия (К20) - 27 мг на 100 г почвы и рН -7,8.
Водно-физические свойства пахотного (0-30 см) и метрового (0-100 см) слоев почвы, по данным кафедры земледелия и ТІ 11 LP Оренбургского ГАУ, со-ответствовали следующим значениям: удельная масса 2,61 и 2,66 г/см ; плотность почвы - 1,22 и 1,30 г/см3; максимальная гигроскопичность - 8,76 и 8,71%; влажность устойчивого завядания - 11,74 и 11,67% или 43,0 и 151,7 мм; наименьшая влагоемкость почвы - 30,50 и 25,28% или 111,3 и 356,3 мм, соответственно.
Основную часть экспериментальной работы составляли полевые агрономические опыты, сопровождающиеся различными наблюдениями, учетами и анализами.
Для реализации поставленных задач за годы исследований были выполнены следующие опыты, схемы которых приведены в тексте и приложениях: 1. Управление зимостойкостью и сохранностью растений к уборке путем изменения сроков посева и норм высева семян; определение оптимальной осенней кустистости и структуры продуктивного стеблестоя к уборке, позволяющих наиболее эффективно реализовывать биоресурсный потенциал агроценозов озимой пшеницы (1992-1998 гг.). 2. Влияние длительности послеуборочного дозревания на энергию прорастания и лабораторную всхожесть свежеубранных семян (лабораторный, 1994-1997 гг.). 3. Разработка рациональной и экономически оправданной системы удобрения озимой пшеницы под климатически обеспеченные уровни урожайности (1995-2000 гг.). 4. Изучение видового состава, динамики основных вредителей и болезней озимой пшеницы и определение влияния приемов повышения и реализации биоресурсного потенциала агроценозов на их численность и вредоносность (1995-2001 гг.). 5. Определение потребности озимой пшеницы в отдельных микроэлементах и изучение влияния их на реализацию урожайности и формирование качества зерна (1998-2004 гг.). 6. Изучение влияния современных регуляторов роста растений на реализацию биоресурсного потенциала и качество зерна озимой пшеницы (1998-2004 гг.). 7. Изучение влияния совместно применяемых удобрительно-стимулиру-ющих составов (ЖУСС) и регуляторов роста растений (Агат-25К) на фоне расчетных норм минеральных удобрений на урожайность озимой пшеницы и качество зерна (2001-2005 гг.). Озимую пшеницу во все годы исследований высевали по черному пару. Первоначальные исследования (1992-1998 гг.) были направлены на выявление отзывчивости современных сортов местной селекции на условия различных аг-роценозов, создаваемых приемами посева (сроки посева и нормы высева) и определение возможности влияния сроков посева и норм высева на условия перезимовки, сохранность растений к уборке и густоту продуктивного стеблестоя.
При изучении сроков посева озимой пшеницы семена высевали рядовой сеялкой СЗ-3,6А-0,5 в четыре срока, назначенные, исходя из следующих соображений: в зоне наших исследований (учхоз Оренбургского ГАУ) устойчивый переход среднесуточной температуры через 5С осенью приходится (по сред-немноголетним данным) на вторую половину октября (ближе к его завершению), а весной - на вторую декаду апреля; в порядке обратного отсчета для планирования эксперимента нами были условно определены различные сроки посева озимой пшеницы, от всходов которых до перехода среднесуточной температуры через 5С сумма среднесуточных температур составила бы 550-580С: первый срок - 20 августа (18.08-22. 08); второй срок - 25 августа (23.08-27.08); третий - 30 августа (28.08-2.09) и четвертый - 5 сентября (3.09-8.09).
Опыты с нормами высева проводили на делянках каждого срока посева (1992-1998 гг.) или при посеве в один срок (1998-2004 гг.) путем высева под расчетные уровни урожайности в 20, 25, 30, 35, 40 и 45 ц/га - 3,00; 3,75; 4,50; 5,25; 6,00 и 6,75 млн. всхожих семян/га.
Анализ обширного экспериментального материала по изучению онтогенеза озимой пшеницы, определению структурных показателей посевов в степных районах Южного Урала, данных учета государственных сортоиспытательных участков Оренбуржья позволил нам принять для расчета средние значения основных структурных показателей посевов этой культуры в зоне исследований: - общая выживаемость (Вобщ.) семян и растений - 66%, с варьированием от 59 до 73%; - масса зерна (Ук) с одного колоса - 0,63 г, с варьированием от 0,54 до 0,72 г; - продуктивная кустистость (ПК) - 1,6 (от 1,56 до 1,64); - масса 1000 зерен (Шюоо) - 29,0 г (от 25,6 до 36,1). На первоначальном этапе исследований мы использовали эти значения для планирования собственного эксперимента и высевали приведенные выше количества семян, обеспечивающие сохранность к уборке расчетного числа продуктивных стеблей (и растений) под разные уровни климатически обеспеченной урожайности (приложение 2).
Таким образом, на основе анализа результатов научных исследований по данному направлению в близлежащих регионах РФ, климатических особенностей зоны исследований и показателей производственной деятельности хозяйств Оренбургского Предуралья, нами для изучения и разработки оптимальных агроценозов озимой пшеницы были включены в полевой эксперимент варианты различных сроков посева: первый срок - 20 августа (18.08-22.08); второй срок - 25 августа (23.08-27.08); третий - 30 августа (28.08-2.09) и четвертый - 5 сентября (3.09-8.09) и норм высева (300, 375, 450, 525, 600 и 675 всхожих семян на 1 м ) под климатически обеспеченную урожайность качественного
Особенности роста, развития и фотосинтетическая деятельность растений в посевах озимой пшеницы при адаптации технологических приемов к современным биоклиматическим ресурсам территории
Полевая всхожесть и сохранность растений к уборке являются очень важными показателями, определяющими урожайность любой сельскохозяйственной культуры. В зоне сухих степей актуальность этой проблемы еще более возрастает.
Не все высеянные в почву семена всходят. По обобщенным литературным данным средняя полнота всходов, высеваемых в стране сортов озимой пшеницы, составляет 65-70%. Она подвержена большим колебаниям по годам и по природным районам, значительны эти колебания и в разрезе сортов в пределах одной природной зоны.
При возделывании озимой пшеницы для получения высоких и стабильных урожаев решающее значение имеет осенний период вегетации, когда нужно получить дружные всходы, хорошее кущение и оптимальную закалку растений (Леманн, Айхеле, 1936; Ижик, 1976; Исмагилов, 1980; Исупова, Гугучкина, Белкина, 1992; Живодерова, 2003, 2004; Краснова, 2003).
Полнота всходов в большинстве случаев определяется адаптивностью сорта и агротехнических приемов в конкретных климатических условиях. В ча 81 стности, В.М.Левкин (1999) отмечает, что некоторое снижение полноты всходов наблюдается при увеличении норм высева, в исследованиях Е.И.Солохи-ной (1999, 2002) выявлено, что в сентябрьских посевах, в отличие от августовских, уменьшается общее количество побегов и высота растений. Увеличение нормы высева семян более 4,5 млн. шт. на гектар также приводит к снижению этих показателей. А вот применение минеральных удобрений благоприятно влияет на габитус растений за счет увеличения количества побегов и их размеров. Аналогичные результаты получены и в исследованиях В.М.Иванова (1992, 1995, 1996, 1997) на каштановых почвах Нижнего Поволжья.
Л.И.Краснова (2003) отмечает, что в степных районах Оренбургского Предуралья в благоприятных гидротермических условиях осени (ГТК 0,9; среднесуточная температура 10,4С) растения озимой пшеницы обладают довольно высокой способностью листо-, побего- и корнеобразования. В высокоурожайные годы в среднем одно растение перед уходом в зиму имело от 8 до 11 узловых корней, средняя кустистость составляла 4,5-4,8 побегов, растения имели хорошо развитый листовой аппарат - 14,0-17,6 закончивших свой рост листьев. В условиях пониженного температурного режима формирование вегетативных органов значительно замедляется, так при среднесуточной температуре воздуха 5С и ГТК 1,2 растения имели только 2,8-3,9 побегов, от 2 до 4 - узловых корней и 4-6 - листьев.
В исследованиях И.Д.Еськова (2004) продолжительность осеннего кущения и количество побегов озимой пшеницы в Поволжье изменялись в зависимости от условий вегетации и норм высева. Повышение нормы высева пшеницы Саратовская 90 до 5 млн. всхожих семян на 1 га сопровождалось ростом коэффициента кустистости до 4,2-5,2, дальнейшее увеличение числовых норм высева до 5,5 и 6,0 млн. всхожих семян на 1 га приводило к снижению этого показателя до 4,2-5,0 и 4,1-4,8, соответственно. Однако, в этих же исследованиях установлено, что снижение коэффициента кустистости при увеличении нормы высева не сказалось на общей плотности побегов: при нормах высева 5,0-5,5-6,0 млн. всхожих семян на 1 га общее количество побегов составляло 2265-2577 штук/м2 и больше зависело от условий вегетационного периода.
Наряду с климатическими особенностями периода вегетации и биологическими особенностями сорта, кущение озимой пшеницы определяется приемами агротехники, в частности, на удобренных фонах интенсивность кущения значительно возрастает (Ишкин, 2003; Кекало, 2004).
В наших исследованиях, проведенных в 1992-1997 гг. на черноземах южных центральной зоны Оренбуржья (табл. 9-11), наблюдалось заметное варьирование в развитии растений в осенний период вегетации в зависимости от сроков посева и норм высева в различающихся климатических условиях (приложение 7). Так, в засушливых условиях активного периода осенней вегетации 1992 г. (ГТК 0,7-0,8) с близкой к среднемноголетним значениям суммой активных ( 10С) температур (выше на 2-18С или 0,4-3,6% при посеве в первый и второй срок и ниже на 10-30С или 2,8-11,6% - при посеве в третий и четвертый срок, соответственно) были сформированы наиболее полные всходы по всем срокам посева всеми изучаемыми нормами, чем в последующие пять лет (табл. 9). Количество нормально взошедших растений изменялось от 254,7 (посев в 1-й срок нормой 300 всхожих семян/м ) до 596,7-605,4 штук/м (посев во 2-й и 3-й срок нормой 675 всхожих семян/м ), полнота всходов при этом варьировала от 84,9 до 89,7%. За период активной вегетации количество осадков незначительно отличалось от нормы (87,5-112,0%). Кроме этого, прошедший в 3-й декаде августа дождь способствовал появлению дружных всходов в благоприятных температурных условиях, а с начала 3-й декады сентября осадки выпадали уже регулярно. Сумма среднесуточных температур от посева до устойчивого перехода через 5С и сумма осадков за этот период в 1992 г. были наиболее близки к среднемноголетним значениям.
Удобрения, как фактор повышения урожайности агроценозов озимой пшеницы
Так, использование ЖУСС и Агата-25К на фоне наименьшей из расчетных норм минеральных удобрений N28P42 сопровождалось приростом пло-щади листьев в посевах на 1,2 (25,5%) - 1,6 (29,0%) тыс.м /га уже в начальные фазы развития (возобновление весенней вегетации), в последующем эта тенденция сохранялась и в фазу колошения-цветения максимальная площадь листьев озимой пшеницы достигала 20,6-23,5 тыс.м /га при посеве нормой 450-600 всхожих семян на 1 м2, опережая по этому показателю растения контрольного варианта на 3,6 (21,2%) - 3,6 (18,1%) тыс.м /га.
Увеличение расчетных норм минеральных удобрений при совместном применении с ЖУСС (Си + В) и Агатом-25К сопровождалось увеличением числа растений в посевах, их облиственности, закономерно повышалась и площадь ассимиляционного аппарата агрофитоценоза озимой пшеницы в целом. При применении максимальной, из оказавшейся эффективной (по урожайности и натуральной окупаемости) нормы минеральных удобрений N74P98, была полу-чена максимальная площадь листьев 25,7-29,5 тыс.м /га (в среднем за 2002-2005 гг.), то есть оказалась выше, чем на контрольном варианте на 8,7 (51,1%) - 9,6 (48,2%) тыс.м2/га, на 5,1 (24,7%) - 6,0 (25,5%) и 2,3 (9,8%) - 2,7 (10,1%) тыс. м /га выше по сравнению с вариантами N2sP42 и N51P70 (приложение 11).
На этом же варианте при использовании ЖУСС с медью и бором и регулятора роста растений Агат-25К на фоне N74P98 в слабо засушливом 2003 г. гу (ГТК 1,2) была получена максимальная площадь листьев 27,6-30,8 тыс.м /га, что на 8,6 (45,3%) - 9,0 (41,2%) тыс.м /га превышало аналогичный показатель в посевах контрольного варианта.
В очень засушливых условиях 2005 г. (ГТК 0,5) и засушливых 2002 и 2004 гг. (ГТК 0,7-0,8) максимальная площадь листьев в посевах озимой пшеницы снижалась, но менее заметно, чем в предыдущих исследованиях. Очевидно, жидкие удобрительно-стимулирующие составы и регуляторы роста растений, оптимизируя физиологические процессы, позволяют растениям более эффективно расходовать влагу и формировать более мощный листовой аппарат.
Применение ЖУСС с медью и бором и Агата-25К на фоне расчетных норм удобрений существенно повышало фотосинтетический потенциал посевов, как по сравнению с контрольным вариантом (табл. 46), так и по сравнению с вариантами без ЖУСС и Агата-25К (табл. 40).
Так, совместное применение ЖУСС (Си + В) и Агата-25К на фоне N2sP42 обеспечило прирост ФП по сравнению с вариантом N28?42 на 139 (11,7%) - 156 (11,4%) тыс.м2-дней/га. Использование ЖУСС (Си + В) и Агата-25К совместно с более высокими расчетными нормами минеральных удобрений также повы-шало ФП посевов на 207 (15,8%) - 233 (15,5%) тыс.м -дней/га по сравнению с вариантом N51P7o и на 255 (18,1%) - 289 (17,9%) тыс.м2-дней /га по сравнению с вариантом N74P98- На этих же вариантах за весь период исследований в центральной зоне Оренбургского Предуралья были сформированы посевы озимой пшеницы с наиболее развитым листовым аппаратом.
Таким образом, использование приемов повышения и реализации биоресурсного потенциала агроценозов озимой пшеницы, таких как адаптация сроков посева, норм высева семян и режимов минерального питания растений к современным агроклиматическим ресурсам, а также использование микроэлементов, жидких удобрительно-стимулирующих составов и регуляторов роста растений, оказывает положительное влияние на формирование площади листьев и фотосинтетического потенциала в посевах и создает благоприятные условия для более эффективного поглощения солнечной энергии.
Изучение теоретических и практических основ управления фотосинтетической деятельностью растений озимой пшеницы является базой для дальнейшего повышения ее урожайности, поскольку биологической основой формирования запланированных урожаев является фотосинтетическая деятельность растений (Устенко, 1963; Каюмов, 1970; Филин, 1978, 1987 и др.). К числу основных показателей продукционного процесса агрофитоценозов принято относить площадь ассимилирующей поверхности, фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза, тесно коррелирующих с урожайностью биомассы (Починок, 1965; Синякова, Иванова, 1981; Масловский, Терехов, 2000; Козлова, Лощинина, Калашник, 2004).
Наши исследования показали, что в условиях засушливой степи Оренбургского Предуралья изучаемые технологические приемы и климатические особенности периодов вегетации озимой пшеницы заметно влияли на основные фитометрические показатели посевов, изменяя урожайность сухой биомассы.
Так, при посеве озимой пшеницы рассчитанными на продуктивный стеблестой нормами высева семян в различные сроки (1992-1997 гг.) наиболее высокая урожайность сухой надземной биомассы, в среднем за шесть лет исследо 162 ваний, была получена при посеве во второй (23.08-27.08) и третий (28.08-2.09) срок и составляла 54,9-53,7 ц/га, соответственно (в среднем по нормам высева 450-600 всхожих семян на 1 м2). При раннем (18.08-22.08) и позднем (3.09-8.09) посевах она снижалась на 5,3 (9,7%) - 3,2 (5,8%) ц/га по сравнению со вторым сроком посева и на 4,1 (7,6%) - 2,0 (3,7%) ц/га - по сравнению с третьим сроком посева (табл. 47).
При изменении норм высева семян, наиболее урожайными оказались делянки с высевом 525 всхожих семян на 1 м2, им незначительно, на 2,8-3,6%, ус-тупали делянки, засеянные нормой 600 штук/м всхожих семян.
В сухие годы, при всех изучаемых сроках посева (в среднем за 1995, 1996, 1998 гг., ГТК 0,2-0,3), урожайность снижалась на 9,1 (17,6%) - 10,3 (20,7%) ц/га по сравнению со средней за 1993-1998 гг. и на 18,0 (28,7%) - 20,8 (34,6%) ц/га -по сравнению с урожайностью сухой надземной биомассы, полученной в слабо засушливые (среднее за 1994, 1997, ГТК 1,2) годы.
Очень важным показателем фитометрического состояния посевов, выражающим отношение среднесуточных приростов сухой биомассы к среднесуточной площади листьев, является чистая продуктивность фотосинтеза.
В наших исследованиях с различными сроками посева и нормами высева семян установлена обратная корреляционная зависимость приростов сухой надземной биомассы от площади ассимиляционной поверхности посевов - с увеличением площади листьев озимой пшеницы чистая продуктивность фотосинтеза снижалась (табл. 47).
Наименее эффективная работа листьев отмечена в сухие годы, когда каж-дый 1 м листовой поверхности в сутки обеспечивал формирование только 3,88 г сухой надземной биомассы, а в более благоприятных условиях увлажнения листья работали эффективнее, формируя в процессе фотосинтеза по 5,07 г (в засушливых условиях 1993 г. с ГТК 0,5) - 4,61 (в среднем за 1994, 1997 гг., ГТК 1,2) г/м2в сутки.
