Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы по возделыванию подсолнечника на черноземных почвах для получения маслосемян 7
1.1.Особенности биологии подсолнечника 7
1.2.Отношение подсолнечника к факторам внешней среды. 9
1.3 Посевные площади и урожайность маслосемян подсолнечника 12
1.4.Место подсолнечника в севообороте 18
1.5.Основная и предпосевная обработка почвы 19
1 .6. Удобрение подсолнечника 21
2. Природно-климатические условия района исследований 24
2.1. Климат 24
2.2. Почвы опытного участка и погодные условия в годы проведения исследований 31
3. Схема опытов, методика исследований, характеристика возделываемых сортов и гибридов и агротехника подсолнечника 38
3.1.Схема опытов и методика исследований 38
3.2.Характеристика исследуемых сортов и гибридов подсолнечника 43
3.3.Агротехника в опытах 45
4. Влияние атмосферных осадков и минеральных удобрений на водны й и пищевой режим почвы 48
4.1 . Динамика влажности почвы и водопотребление подсолнечника 48
4.2.Влияние минеральных удобрений на содержание питательных веществ в почве 56
4.2.1 .Динамика легкогидролизуемого и нитратного азота в почве под подсолнечником 58
4.2.2.Динамика подвижного фосфора в почве под подсолнечником 60
4.2.3.Динамика обменного калия в почве под посевами подсолнечника 62
5. Фотосинтетическая деятельность и продуктивность сортов и гибридов подсолнечника 69
5.1 .Наступление и прохождение основных фаз роста и развития растений подсолнечника 69
5.2.Линейный рост растений 73
5.3.Динамика формирования площади листьев подсолнечника 77
5.4.Фотосинтетический потенциал посевов подсолнечника 82
5.5.Динамика нарастания сухой биомассы 85
5.6. Продуктивность фотосинтеза подсолнечника 88
5.7.Сравнительная оценка продуктивности сортов и гибридов подсолнечника 92
5.7.1 .Урожайность сортов и гибридов подсолнечника в зависимости от увлажненности почвы, атмосферных осадков и минерального питания 92
5.7.2.Урожай и водопотребление подсолнечника 94
5.7.3.Структура и качество урожая подсолнечника 98
5.7.3.1.Структура урожая 98
5.7.4.Качество урожая 101
5.7.4.1. Вес 1000 семян 101
5.7.4.2. Натура семян подсолнечника 101
5.7.4.3. Лузжистость семян 102
5.7.4.4. Масличность подсолнечника 105
6. Биоэнергетическая оценка эффективности возделывания подсолнечника на семя 109
6.1.Обоснование энергетической оценки эффективности в сельскохозяйственном производстве 109
6.2.Виды энергетических затрат 110
6.2.1.Расчет энергетической эффективности систем и приемов 111
6.3. Эффективность возделывания сортов и гибридов подсолнечника на семя 118
Выводы 120
Предложения производству 123
Список использованной литературы 124
Приложения 137
- Посевные площади и урожайность маслосемян подсолнечника
- Динамика влажности почвы и водопотребление подсолнечника
- Продуктивность фотосинтеза подсолнечника
- Эффективность возделывания сортов и гибридов подсолнечника на семя
Посевные площади и урожайность маслосемян подсолнечника
Площади, занимаемые под культурой подсолнечника в России составляют 2,8...3,0 млн. га, а в СНГ - 4,6 млн. га и выше, что соответствует примерно 1/3 мировых посевов подсолнечника.
Как указывает В.Г.Андрюхов (1991), удельный вес подсолнечника в структуре посевных площадей на черноземных почвах в среднем за последние 10 лет составил около 5 % к площади пашни Центрально-Черноземной зоны. Это объясняется тем, что подсолнечник является второй технической культурой после сахарной свеклы. Однако, получается урожайность семян в пределах 1 т/га.
По данным областного комитета по сельскому хозяйству и продовольствию Волгоградской области - сельскохозяйственные предприятия области с 1995 по 1999 гг. занимали площадь посева под подсолнечником с 321,2 тыс. га до 463,6 тыс. га, а с учетом фермерских хозяйств - посевная площадь подсолнечника в 1999 году составляла 580 тыс. га или 21,5 % к посевной площади. В Михайловском районе Волгоградской области, где проводились исследования, площадь посева подсолнечника по сельскохозяйственным предприятиям в 1999 году составила 29625 га, а с учетом фермерских хозяйств 58 тыс. гектаров. Урожайность семян подсолнечника по области в среднем за 5 лет (1995...1999) составила 0,7 т/га (табл. 2), в том числе по Михайловскому району - 0,93 т/га.
Как видим, урожайность подсолнечника остается пока низкой. Как отмечал В.Г.Андрюхов, причины низкого урожая в основном имеют технический характер. Основные из них следующие:
- размещение в севооборотах по яровым колосовым сильно засоренными корнеотпрысковыми и другими сорняками;
- отсутствие или недостаточное внесение минеральных удобрений под посевы подсолнечника;
- слабое оснащение техникой и агрегатами для приготовления рабочих растворов гербицидов и пестицидов;
- низкое качество семенного материала, готовившегося в хозяйствах;
- отсутствие в хозяйствах сушильно-очистительных комплексов.
Изучением технологии возделывания подсолнечника в Волгоградской области занимались с 1956 года сотрудники Волгоградской областной опытной станции на Урюпинском опорном пункте (Попов И.И.). Изучались нормы высева, площадь питания, влияние минерального питания на урожай культуры. Причина породившая данную тематику - переход на пунктирный посев подсолнечника, вместо уходящего с полей квадратно-гнездового способа посева, пропашных культур. А как следствие этого, необходимо было определить оптимальную густоту стояния растений, площадь питания. Одним из существенных факторов повышения урожайности того времени - это применение минеральных удобрений, которых имелось в достаточном количестве, позволяющее получить наибольшую прибавку урожая. .
Уровень урожайности подсолнечника в исследованиях составлял на контроле 1,03 т/га, максимальная прибавка 0,46 т/га (4,3 %) получена на варианте - Р20К20; варианты по изучению площади питания при различных способах сева, также не предоставили возможность получения урожайности свыше 1,01... 1,26 т/га. Средний уровень урожайности подсолнечника в тот период по области составлял 0,9 т/га.
В 80-е годы в связи с повышением потребности государства в масло-семенах подсолнечника возникла необходимость проведения исследований по разработке технологии возделывания подсолнечника с уровнем урожайности 2,0...2,5 т/га. С 1982 года по тематике НВНИИСХ на Калининском опорном пункте были заложены опыты по комплексной тематике по изучению подсолнечника: в системе севооборота при различной норме высева с различной шириной междурядий, на фоне применения почвенного гербицида - трефлан, подбор наиболее продуктивных сортов и гибридов подсолнечника, а также меры борьбы с болезнями. В результате исследований были получены варианты, отвечающие требованиям времени с уровнем урожайности подсолнечника свыше 2,0 т/га. В сельскохозяйственное производство было предложено районировать скороспелый сорт Надежный и среднеспелый сорт ВНИИМК-8883 улучшенный, а также наиболее эффективные химические средства защиты растений подсолнечника.
В ходе изучения способов внесения почвенного гербицид, был получен вариант наиболее рационального использования препарата с помощью комбинированного агрегата из сеялки СПЧ-6 с дополнительно установленным, позволяющим одновременно проводить несколько операций: нарезка щелей, внесение гербицидов под лапку в ленточный рядок культурных растений, посев, с внесением рядкового удобрения. Данный агрегат не требует больших затрат на переоборудование, но зато позволяет экономить дорогостоящий гербицид на 60...70 %, так как он вносится ленточно 0,15 м шириной с одновременной заделкой в почву. К сожалению, интерес к такой технологии в хозяйствах был быстро потерян, как и в целом к "Волгоградской технологии" возделывания пропашных культур.
В 90-е годы в связи с непродуманными реформами народного хозяйства получен резкий спад производства. Нарушенная целостность государства породила хаос, народное хозяйство страны отброшено назад на десятки лет. Переход от плановой системы к нерегулируемому государством рынку повсеместно привело к стихийному производству продукции и ее спросу. А введение закупок за границей сельскохозяйственной продукции, которая могла бы производиться в достаточном количестве в нашей стране, привело к уничтожению в целом ее производства.
С 1992 по 1999 гг. в хозяйствах области к подсолнечнику появился повышенный интерес, повсеместно все хозяйства, независимо от форм собственности, расширили посевные площади данной культуры.
На полях области появились неизученные ранее сорта и множество гибридов зарубежного происхождения, урожайность которых значительно выше Российских сортов (табл. 5).
Динамика влажности почвы и водопотребление подсолнечника
Одним из важнейших факторов жизни растений в неорошаемых условиях засушливой степи является вода. Вода участвует во всех физиологических процессах жизнедеятельности растения, во-первых, как источник вещества для органического синтеза, во-вторых, как среда, обеспечивающая возможность осуществления биохимических реакций, в-третьих, вода поддерживает непрерывность транспирации, с которой связано поступление в растение питательных веществ. Н.А.Плешаков (1968) со ссылкой на Л.А.Жданову (1950) и Челединову (1936) указывает, что к моменту образования корзинки подсолнечник использует 25-30 % всей влаги, потребляемой за вегетацию.
Наибольшее количество воды подсолнечник потребляет в фазы активного роста, формирования и налива семян (П.Г.Семихненко, 1965).
Растения подсолнечника сравнительно безболезненно переносят недостаток влаги в начале роста - в период от входов до образования корзинки. За этот период суточный расход воды с гектара посева составляет 9... 13 м3, а в период образования корзинки до цветения 25...40 м /га.
По данным Д.Н.Белевцева (1963) в условиях Ростовской области подсолнечник потребляет за вегетацию 1700...4000 т на гектаре из слоя 1,5 м. В период от всходов до образования корзинки использовалось 33...34 % воды от общего количества, а суточный расход составил 20...33 т/га. От образования корзинки до цветения растения расходовали 44...48 % воды от общего количества, а суточный расход составил 43...85 т/га. От цветения до созревания растения расходовали 18...23 %, а суточный расход воды составил 13... 19 т/га.
В.К.Морозов (1957, 1960), изучая водопотребление посевами подсолнечника на юго-востоке страны пришел к выводу, что за период от всходов до образования корзинки (35...45 дней) подсолнечник в среднем расходует 30 % воды, используемой за вегетацию, с колебаниями по годам от 10 до 3.7%.
Наиболее интенсивно расход влаги наблюдается после образования корзинки, когда растения сформировали ассимиляционный аппарат; за 25...30 дней до цветения ее расходуется 40...45 %, а за 30...35 дней от цветения до созревания 18...30 %. Общий же расход влаги за вегетацию составлял в среднем от 2118 до 3077 т/га.
По данным А.И.Лукашева (1959) в условиях Кулунды общий расход влаги на гектар составил 1700-3500 м . До образования корзинки подсолнечник здесь потребляет 20 % всей воды; от образования корзинки до цветения 41...48 (в среднем 45 %). В последующий период интенсивность расхода влаги снижается, (от цветения до полного созревания расходуется 28...41 % (в среднем 35 %).
М.Е. Педсико (1963) в условиях Омской области указывает на следующий характер водопотребления подсолнечника: до образования корзинки расход влаги составил 27...29 %; до цветения 30...31 %, в период налива зерна 41 ...42 % от общего расхода воды.
Различие в приведенных выше данных о водопотреблении подсолнечником по отдельным фазам развития объясняется различием почвенно-климатических условий каждой зоны, главным из которых является распределение осадков и температурный режим во время вегетации растений.
Ф.Я.Гаврилюк (1951) при характеристике климата отдельных районов Ростовской области рассчитал коэффициент водообеспеченности для каждого месяца вегетационного периода. По его данным самый низкий коэффици 50 ент водообеспеченности с сельскохозяйственной оценкой "засушливо" и "очень сухо" имеют июль и август, то есть месяцы, когда подсолнечник потребляет максимальное количество влаги.
Ряд авторов (Д.Н.Белевцев, 1963; В.Н.Мартынов, 1946; А.М.Алпатьев, 1959; П.Г.Кабанов, 1960) указывают на низкую эффективность атмосферных осадков.
По мнению А.М.Алпатьева (1959) около 50 % летних атмосферных осадков в степных районах не используется растениями.
А.М.Бялый (1962) на основании исследований Г.Н.Константинова, Н.М. Ту лайкова и Ю.В.Мурашко (1925) и своих исследований утверждает, что осадки периода вегетации, исключая майские, редко принимают участие в непосредственном расходе воды растениями. Тем не менее, их косвенное влияние имеет важное значение, что следует учитывать.
З.Т.Сильченок (1967) анализируя многолетние данные по Воронежской опытной станции ВНИИ кукурузы за период с 1952 по 1966 гг. пришла к выводу, что урожай подсолнечника определяется количеством осадков, выпавших за период от посева до полного цветения. Автор также отмечает положительную роль осадков, выпавших после цветения подсолнечника. При этом увеличивается урожай на 10... 15 % за счет увеличения крупности семян. На большое значение выпадающих осадков по периодам вегетации растений указывает и Н.Т.Агаркова (1965). Н.Т.Агаркова считает, что урож:ай подсолнечника в Краснодарском крае в значительной мере зависит не только от количества осадков, но и от распределения их по периодам.
На зависимость урожайности подсолнечника от летних осадков в свое время обратил внимание и Р.Э.Давид. Еще в 1905 году Р.Э.Давид указывал на то, что параллелизм между суммой июньских и июльских осадков и сбором семян подсолнечника наиболее полный и, если поставить года по убывающей высоте урожаев, то осадки этих лет почти также правильно попадают как и урожаи, впрочем при одном непреклонном условии, что перед со 51 зреванием подсолнечник обеспечен водой в более глубоких горизонтах почвы.
Сопоставление литературных данных по этому вопросу указывает на существенную зависимость урожая и, довольно часто, степени эффективности удобрения, от наличия запасов почвенной влаги до посева, созданных за счет осенне-зимних осадков, а также количества и распределения атмосферных осадков в период вегетации.
В годы проведения наших исследований сумма осенне-зимних осадков (холодный период) в 1996...1997 годах составила - 427,3 мм; в 1997... 1998 годах - 325,2 мм; в 1998...1999 годах - 396,8 мм.
Сумма летних осадков (в теплый период без апреля и сентября) составила, мм: в 1997 году - 191,9; в 1998 году - 70,9; в 1999 году - 93,8. Учитывая такое распределение осадков по годам, можно констатировать, что более благоприятным по увлажнению был 1997 год, затем 1999 и самым засушливым 1998 год.
Исследование динамики влажности почвы подтверждает, что водный режим почвы под посевами подсолнечника формировался в зависимости от осадков, выпавших до посева и во время вегетации растений. Существенных различий в запасах влаги в почве в каждом конкретном году под сортовыми посевами и гибридами подсолнечника по вариантам опытов не наблюдалось.
В то же время выпадение атмосферных осадков в период прохождения подсолнечником "критических" по расходованию влаги фаз: обособление корзинки, цветения, налива семян способствовало созданию благоприятного водного режима. Особенно это сказалось положительно в 1998 году. Величина суммарного водопотребления подсолнечника, представленная в таблице 20 свидетельствует, что она не намного выше в более влажном 1997 году.
Продуктивность фотосинтеза подсолнечника
Важным показателем фотосинтетической деятельности растений является продуктивность фотосинтеза, то есть количество органической биомассы, создаваемой посевами растений в течение суток на 1 м площади листьев. Известно, что в процессе роста и развития растений значительная часть образованных при фотосинтезе органических веществ тратится на дыхание, естественное отмирание органов и тканей, а также на переход веществ из корней в почву (экзоосмос).
В естественных полевых условиях величина чистой продуктивности фотосинтеза колеблется от 2...4 до 10... 12 г/м сутки, а у некоторых растений до 15...20 г/м2 сутки (Г.П.Устенко, 1963). Практически чистая продуктивность определяется по нарастанию сухой биомассы и полусуммы площади листьев за определенный период времени. Для этого в течение вегетации растения через 5... 10 дней берутся пробы, по которым учитывается нарастание сухой биомассы и площади листьев. Продуктивность рассчитывается по формуле, предложенной Бриггсом, Киддом и Вестом в 20-е годы (Briggs, Kidd, West, 1920):
Как отмечают А.А.Климов, Г.Е.Листопад, Г.П.Устенко (1971), продуктивность фотосинтеза и площадь листьев растений могут характеризоваться четырьмя основными состояниями:
1) большая площадь листьев при низкой продуктивности фотосинтеза;
2) высокая продуктивность фотосинтеза при малой площади листьев;
3) высокая продуктивность фотосинтеза при слабом развитии листовой поверхности;
4) высокая продуктивность фотосинтеза при значительном развитии листовой поверхности.
Эти соотношения зависят в значительной степени от конкретных условий внешней среды. Многочисленные данные свидетельствуют о широком диапазоне изменения продуктивности фотосинтеза в течение вегетационного периода в зависимости от факторов внешней среды (А.А.Ничипорович, 1964; Г.П.Устенко, 1964; А.Ф.Иванов, В.И.Филин, 1978).
В частности в работах Л.И.Дорохова (1964); Н.И.Приезжева (1969) указано, что внесение высоких доз минеральных удобрений не оказало существенного влияния на изменение чистой продуктивности растений, а в отдельных случаях вызывало ее понижение.
Другими исследованиями (Г.П.Устенко, Г.Ф.Гайдуков, 1959; Н.С.Пеминов, 1962; А.А.Ничипорович, 1964) установлено положительное влияние внесенных минеральных удобрений на повышение чистой продуктивности фотосинтеза.
Как отмечает И.И.Попов (1974) особенно положительно на продуктивность фотосинтеза влияют фосфорно-калийные удобрения. Положительное влияние минеральных удобрений на увеличение ассимиляционной поверхности растений отмечается также в работах А.С.Радова (1967), З.Борисоник, Н.Барсук, Г.Рябушко (1966).
Результаты наших исследований (табл. 27) показали, что чистая про-дуктивность подсолнечника изменялась от 3,68 до 7,97 г/м сутки на вариантах без удобрений в сортовых посевах. На гибридных посевах чистая продуктивность выше. На неудобренных вариантах она колебалась от 5,82 до 8,8 г/м" сутки. На удобренных вариантах чистая продуктивность сортовых лосе-вов подсолнечника изменялась в пределах 5,35... 17,46 г/м сутки.
На гибридных посевах на вариантах удобренных чистая продуктивность немного ниже и составляла от 6,33 до 14,15 г/м " сутки. Наибольшие значения чистой продуктивности посевов подсолнечника были в фазу бутонизации - цветения растений. В фазу налива семянок чистая продуктивность посевов снижалась в 1,5...2,0 раза.
Эффективность возделывания сортов и гибридов подсолнечника на семя
Уборка урожая показала, что полученный урожай соответствует запланированному несмотря на засушливые 1998... 1999 годы. Недобор урожая проявился на сортах скороспелый и ВНИИМК-8883 на неудобренном варианте в среднем за три года, а также на удобренном варианте с дозой внесения удобрений N80P95K22- Вариант с дозой N PeoKis дал урожай даже больше запланированных 2 т/га. На недоборе урожая семян подсолнечника сьсазались отрицательно, конечно, недостаток влаги в почве и высокие температуры воздуха.
В целом эффективность возделывания подсолнечника по сортам и гибридам характеризуют данные таблицы 34.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Климатические условия черноземной зоны Волгоградской области позволяют получить запланированный урожай семян подсолнечника в пределах 2-3 т/га при внесении расчетной дозы минеральных удобрений даже в богарных условиях.
2. Изучение особенностей формирования урожая у сортов и гибридов подсолнечника каких-либо резких различий, обусловленных их биологическими особенностями не выявило.
3. Суммарное водопотребление подсолнечника во влажный год (1997) было более щедрым, чем в более засушливые 1998... 1999 гг. Но и во влажный и в засушливые годы расход влаги по фенологическим фазам роста и развития растений сохраняется в определенном объеме, то есть во влажный год больше влаги уходит на физическое испарение.
4. В потреблении питательных веществ из почвы наблюдается их максимальный расход в фазу цветения и налива семян подсолнечника,
5. В динамике питательных веществ под посевами подсолнечника наблюдается следующая закономерность: содержание нитратов в почве увеличивается до фазы цветения подсолнечника, затем идет снижение в силу их расхода при цветении и наливе; содержание легко гидролизуемого азота увеличивается в почве до обособления корзинки подсолнечника. На неудобренных вариантах гидролизуемый азот накапливается до 170-180 кг/га, на удобренных до 200-380 кг/га. Затем идет снижение азота до 35-45 кг/га в силу его расхода.
