Содержание к диссертации
Введение
1. Приемы регулирования условий возделывания и технологические аспекты реализации продуктивности зерновых культур в адаптивном растениеводстве (обзор литературы) 10
1.1. Агроэкологическая роль систем обработки почвы и севооборота в оптимизации условий роста и развития зерновых культур 10
1.2. Уровень минерального питания как фактор повышения устойчивости и продуктивности зерновых культур 21
1.3. Основные направления формирования оптимального фитосани-тарного состояния посевов зерновых культур 30
1.4. Роль сорта в повышении урожайности и устойчивости зерновых культур в адаптивном растениеводстве 40
1.5. Использование экзогенных регуляторов в повышении продуктивности зерновых культур и их адаптивных свойств 48
2. Объекты и методы исследований 58
2.1. Методы и условия проведения опытов 58
2.2. Роль метеорологических факторов в формировании урожаев зерновых культур 69
2.3. О формировании учетной делянки при планировании и проведении полевых опытов с зерновыми культурами 71
3. Роль сорта в повышении и стабилизации урожайности яровой мягкой пшеницы при разных уровнях минерального питания 78
3.1. Фотосинтетическая деятельность посевов 81
3.2. Структура урожая при изменении уровня минерального питания 92
3.3. Варьирование урожайности сортов яровой мягкой пшеницы при разных уровнях применения удобрений 97
3.3.1. Количественная зависимость между урожайностью яровой пшеницы и условиями увлажнения вегетационного периода 104
4. Технологические составляющие формирования урожая зерновых культур 113
4.1. Полевая всхожесть, перезимовка и выживаемость озимой ржи... 113
4.2. Влияние элементов технологий на структуру посевов озимой пшеницы 125
4.2.1. Размещение семян яровой пшеницы в почве при разных спосо
бах ее обработки 129
4.3. Фотосинтетическая деятельность посевов зерновых культур 131
4.3.1. Фотосинтетическая деятельность посевов озимой ржи 133
4.3.2. Фотосинтетическая деятельность посевов ячменя 148
4.3.3. Фотосинтетическая деятельность посевов пшеницы 158
4.4. Формирование и развитие генеративных органов и корневой системы зерновых культур в зависимости от обработки почвы и применения средств химизации 163
4.4.1. Реализация потенциала генеративной сферы озимой ржи 164
4.4.2. Реализация потенциала генеративной сферы озимой пшеницы ... 167
4.4.3. Площадь флагового листа озимой пшеницы 170
4.4.4. Формирование корневой системы зерновых культур в зависимости от обработки почвы и применения средств химизации 172
4.4.4.1. Роль основных элементов технологий возделывания озимой
ржи в формировании корневой системы 173
4.4.42. Особенности формирования корневой системы ячменя 177
4.4.4.3. Распределение корневой системы пшеницы по почвенному профилю 179
5. Технологические приемы регулирования урожайности зерновых культур в адаптивном растениеводстве 184
5.1. Урожайность ржи и ее структурные элементы 186
5.2. Влияние приемов почвоуглубления и средств химизации на урожайность сортов ячменя 204
5.2.1. Структура посевов и продуктивность растений ячменя 206
5.2.2. Долевое участие элементов технологии в формировании урожайности сортов ячменя 214
5.3. Индивидуальная продуктивность пшеницы и урожай при разных технологиях ее возделывания 223
5.4. Качество зерна яровых и озимых культур в зависимости от уровней адаптивных технологий 23 5
5.4.1. Качество зерна сортов озимой ржи 236
5.4.2. Качество зерна ячменя в зависимости от уровней адаптивных технологий 241
5.4.3. Мукомольно-хлебопекарные качество зерна пшеницы 246
6. Регулирование фитосанитарного состояния зерновых культур в севообороте как способ повышения адаптивного потенциала агрофитоценоза 252
6.1. Засоренность посевов зерновых культур в зависимости от способов обработки почвы и применения средств химизации 255
6.2. Содержание тяжелых металлов в почве и растениях при разных технологиях возделывания зерновых культур 267
6.3. Влияние технологий возделывания на развитие болезней в посевах зерновых культур 270
6.4. Статистическая взаимосвязь между вредными организмами и урожайностью зерновых культур 275
7. Изучение способов адаптации зерновых культур к неблаго приятным условиям возделывания 279
7.1. Устойчивость ячменя к повторным посевам при разных уровнях агротехнологий 281
7.2. Использование экзогенных регуляторов роста разной природы в посевах яровой мягкой пшеницы 290
7.2.1. Физиологические эффекты обработки яровой пшеницы эпином 292
7.2.2. Регуляция ростовых ответов на обработку эпином 299
7.3. Адаптация яровой пшеницы к водному стрессу при использовании эпина 301
7.4. Действие холодной плазмы гелия на растения яровой мягкой пшеницы 306
8. Энергетическая и экономическая оценка изученных приемов возделывания зерновых культур 310
Выводы 317
Предложения производству 321
Литература 323
Приложения 379
- Агроэкологическая роль систем обработки почвы и севооборота в оптимизации условий роста и развития зерновых культур
- О формировании учетной делянки при планировании и проведении полевых опытов с зерновыми культурами
- Варьирование урожайности сортов яровой мягкой пшеницы при разных уровнях применения удобрений
- Реализация потенциала генеративной сферы озимой пшеницы
Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшей задачей формирующегося многоукладного отечественного сельского хозяйства должно стать устойчивое повышение эффективности производства зерна. В Российской Федерации сосредоточено 6,7% мировых посевов зерновых культур, однако производство зерна составляет только 2,3% от мирового объема. Это связано с низкой урожайностью, которая в 1,7 раза меньше среднемировой.
В сложившихся экономических условиях выход из кризиса видится в развитии адаптивной интенсификации растениеводства, что требует решения принципиально новых задач в области фундаментальных и прикладных исследований.
Необходим пересмотр технологических основ возделывания зерновых культур. Актуальной задачей становится формирование технологий разного уровня интенсивности, адаптированных к конкретным почвенно-климатическим условиям (Жученко, 1983, 2000; Ладонин, 1999; Исаев, Платонов, 2001; Кирюшин, 2001; Парахин, Амелин, 2003).
Низкий потенциал плодородия дерново-подзолистых почв определяет необходимость развития зерновой отрасли с использованием эффективных систем обработки почвы, средств химизации, новых сортов. Наращивать производство зерна в регионе можно только при переходе к экономически обоснованным технологиям с учетом ресурсного обеспечения конкретного товаропроизводителя.
Предполагается, что биологизация и экологизация интенсификацион-ных процессов в растениеводстве на уровне технологий способны обеспечить высокую урожайность, экономию невозобновляемых ресурсов, экологическую устойчивость агрофитоценозов (Мальцев, Каюмов, 2002).
Однако экспериментальных подтверждений данной концепции явно недостаточно, требуется теоретическое обоснование и проведение комплекс ных исследований по изучению технологических приемов регулирования продуктивности зерновых культур в адаптивном растениеводстве.
Цель и задачи исследований. Основная цель исследований заключалась в теоретическом обосновании и разработке практических рекомендаций введения в технологический цикл возделывания приемов адаптивной интенсификации растениеводства как основы высокой и устойчивой урожайности зерновых культур.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Дать научное обоснование приемам регулирования состояния посевов зерновых культур в севообороте с использованием анализа метеорологических характеристик.
2. Обосновать оптимальные параметры основных элементов адаптивных технологий: сорт, обработка почвы, удобрения, пестициды, регуляторы роста.
3. Изучить в процессе сортосмен влияние оптимизации минерального питания на реализацию потенциальной продуктивности и устойчивость урожаев яровой мягкой пшеницы.
4. Исследовать фитоценотические взаимосвязи в посевах зерновых культур при разных уровнях интенсификации технологических приемов.
5. Выявить механизм адаптации зерновых культур к абиотическому и биотическому стрессу и предложить приемы преодоления его негативных последствий.
6. Провести энергетическую и экономическую оценку изучаемых элементов технологий возделывания зерновых культур.
Научная новизна. На основании 24-летних исследований впервые для условий Центрального региона Нечерноземной зоны Российской Федерации теоретически обоснованы, разработаны и комплексно оценены основные элементы адаптивных технологий возделывания зерновых культур.
Разработана концепция подбора сортов зерновых культур для разноин-тенсивных технологий возделывания в условиях Центрального региона.
Доказано, что предлагаемые технологии обеспечивают полноценную работу фотосинтетического аппарата растений и посевов как фотосинтези-рующих систем, улучшают морфофизиологические составляющие продукционного процесса и на этой основе дают возможность получения высоких и стабильных урожаев зерновых культур хорошего качества.
Научно обоснованы дифференцированные уровни использования средств химизации обеспечивающие оптимальное фитосанитарное состояние посевов яровых и озимых зерновых культур.
Получены новые данные о специфике ростовых и физиологических реакций современных сортов яровой мягкой пшеницы на регуляторы роста в нормальных и стрессовых условиях возделывания и установлена целесообразность включения препаратов группы брассиностероидов в технологический процесс.
Статистически обоснованы количественные взаимосвязи динамики урожайности яровых и озимых зерновых культур с фитоценотическими показателями, составляющими продукционного процесса и агрометеорологическими условиями вегетационного периода за годы проведения опытов.
Предлагаемые технологии возделывания зерновых культур энергетически, экономически выгодны и экологически безопасны.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Использование предлагаемых элементов адаптивных технологий возделывания зерновых культур на разноокультуренных дерново-подзолистых почвах способствует повышению реализации потенциальной урожайности сортов, уменьшает зависимость урожая от неблагоприятных погодных условий.
2. Разработанный комплекс технологических мероприятий с разноин-тенсивной переменной по глубине обработкой почвы и дифферен цированным использованием средств химизации позволяет получать в Центральном регионе высокие и стабильные урожаи зерна хорошего качества.
3. Испытанная в условиях многолетнего полевого опыта система защиты растений обеспечивает оптимизацию фитосанитарного состояния посевов, является основой стабильности и высокой урожайности зерновых культур.
4. В системе совершенствования адаптивных технологий возделывания зерновых культур перспективно использование эпина - синтетического регулятора роста и развития растений из группы брассиносте-роидов.
Практическая значимость и реализация результатов исследования. Сельскохозяйственным предприятиям предложены для освоения дифференцированные технологии возделывания зерновых культур при разной обеспеченности материально-денежными средствами и агрохимическими ресурсами на уровне урожайности 1,8-4,5 т/га.
Внедрение научных разработок позволяет рационально распределять ресурсы, подбирая лучшие способы обработки почвы, средства защиты растений и сорта для увеличения и стабилизации производства зерна на дерново-подзолистых почвах Центрального региона Российской Федерации.
Рекомендации по включению элементов адаптивных технологий в севообороты с зерновыми культурами реализованы в ряде сельскохозяйственных предприятий разных форм собственности на площади 4350 га.
Опубликованные по материалам диссертации монографии, учебные и методические пособия используются в учебном процессе профессиональной подготовки студентов, переподготовке и повышении квалификации специалистов агропромышленного комплекса Смоленской области.
Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены на Всесоюзном научно- производственном семинаре (Москва, 1985),
Всесоюзном совещании преподавателей основ сельского хозяйства (Вильнюс, 1986), Координационном семинаре - совещании преподавателей физиологии растений (Смоленск, 1993), Научно-практических международных и региональных конференциях (Смоленск, 1988, 1995, 1996, 1997, 1999, 2001, 2002, 2004), Международных научно-практических конференциях (Симферополь, 1998; Москва, 2001, 2002; Сыктывкар, 2001; Минск, 2003; Брянск, 2004), Российских научно-практических конференциях (Рязань, 2002; Ярославль, 2003), Международных чтениях памяти В.В. Станчинского (Смоленск, 2000, 2004).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 49 работах.
Личный вклад автора. Выполненная работа является итогом личных исследований автора, а также выполненных под ее руководством по разработанным ею программам.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 409 страницах компьютерной верстки формата А4, состоит из восьми глав, выводов, предложений производству и приложений. Работа содержит 104 таблицы и 10 рисунков, 26 приложений. Список литературы включает 552 источника, в том числе 31 на иностранных языках.
Автор выражает искреннюю признательность профессору А.В. Амелину, профессору В.Е. Долгодворову, профессору Т.Н. Пузиной, профессору Б.С. Лихачеву, доценту Е.М. Елагиной за консультации и благодарит аспирантов, студентов и лаборантов, принимавших участие в данной работе.
Агроэкологическая роль систем обработки почвы и севооборота в оптимизации условий роста и развития зерновых культур
Создание оптимальных условий для формирования высокого и устойчивого урожая зерновых культур в значительной степени определяется применяемой системой обработки почвы. Состояние растений в агрофитоценозе во многом зависит от того, какое механическое воздействие оказано на почву рабочими органами почвообрабатывающих орудий. Роль обработки почвы как фактора регуляции условий роста и развития зерновых культур следует оценивать в связи с другими факторами интенсификации земледелия (Доспехов, Пупонин, 1978; Макаров, 1987; Кирюшин, 1995; Рассадин, 1996; Суюн-дуков и др., 2001; Макаров и др., 2002).
Основная обработка почвы - очень мощное средство воздействия на ее свойства и, как следствие, на состояние агрофитоценозов. Обработкой можно вызвать проявление противоположных процессов, соотношение которых зависит от способа и периодичности обработки: оструктуривание -деагрегация, минерализация - гумификация, уплотнение-разуплотнение, гомогенизация -гетерогенизация строения почвенного профиля, новообразование или разрушение почвы (Медведев, 1988, 1991; Хохлов, Маймусов, 1990).
Функции обработки и доля ее в формировании урожайности зерновых культур в очень значительной степени зависят от уровня интенсификации земледелия. Исследования, выполненные в нашей стране и за рубежом свидетельствуют о том, что при высоких дозах удобрений, активном использовании пестицидов и мелиорантов, применении ретардантов и других регуляторов роста долевое участие обработки в формировании урожая не превышает 8-12% (Рассадин, 1996). Такое положение характерно для почв с высоким потенциальным плодородием и благоприятными для растений агрофизическими свойствами. Долевое участие обработки почвы составило на связном черноземе ВНР для озимой пшеницы 13-14%, а на каштановых почвах УССР в орошаемых условиях 7,5-17,4% (Пупонин, 1984). В избыточно и нормально влажные годы роль глубины основной обработки в создании урожая зерновых культур уменьшается и составляет 0,3-5,9%, а в засушливые возрастает до 9,4-30,0% (Пупонин, 1987).
При низком уровне интенсификации земледелия, когда уровень применения удобрений и средств защиты растений снижается, роль обработки возрастает и заключается в поддержании необходимого для зерновых культур фитосанитарного состояния агрофитоценозов, мобилизации и повышении доступности питательных веществ, поддержания благоприятного уровня агрофизических свойств (Семенов и др., 1980; Пупонин и др., 1992; Рассадин, 1996; Гриценко, 1993; Мальцев, Каюмов, 2002). Цель обработки почвы под зерновые состоит в создании благоприятных условий для прорастания семян и развития растений путем обеспечения оптимального водно-воздушного, теплового и питательного режима почвы. Обработка должна обеспечить: - оптимизацию плотности и структурного состояния; - равномерное распределение в пахотном слое органических остатков предшествующих культур, удобрений и мелиорантов; - устранение уплотнений в пахотном слое, плужной подошве и подпочве для беспрепятственного проникновения корней в пахотный и подпахотный слои; - регулирование численности сорных растений, вредителей и возбудителей болезней; - сохранение почвенной влаги; - предотвращение эрозии и дефляции; - выравнивание поверхности поля для качественного посева зерновых; - энергосбережение и экономичность. Проектирование конкретных технологий возделывания зерновых культур в условиях современной экономической и экологической ситуации в стране требует разработки технологических моделей основной обработки почвы в зависимости от конкретных почвенно-климатических условий и биологических особенностей зерновых культур (Кочетов и др., 1990; Шпаар, 1992, Парахин, Лобков и др., 2000; Макаров и др., 2002,2003; Кувшинов, 2003). Перед технологами стоит задача разработки эффективных ресурсосберегающих систем обработки почвы применительно к разным уровням интенсификации земледелия, обеспечивающих достаточную и экономически оправданную продуктивность растений (Пупонин, Матюк, 1986; Полев, 1995; Гордеев и др., 2000; Степанова, 2001). Приемы основной обработки почвы, которыми располагает современное земледелие, весьма разнообразны, а выполняемые ими функции иногда невозможно компенсировать с помощью других, даже экономически более выгодных приемов (Макаров, Картамышев, 1998; Матюк и др., 2003; Сдобников, 2003). В то же время в зависимости от комплекса сопровождающих условий интенсивность основной обработки может быть сокращена и сведена к агрономически, экологически и экономически обоснованному минимуму (Моргун, Шикула, 1984, Kahnt, 1986; Ellmer, 1999). Изменение агрофизических свойств почвы в положительном для зерновых культур направлении традиционно связывается с отвальной обработкой, теоретические основы которой в нашей стране заложили П.А. Косты-чев, А.Г. Дояренко, В.Р. Вильяме. Обоснованию необходимости культурной вспашки под зерновые культуры в Нечерноземной зоне посвящены работы В.В. Гриценко (1971); В.П. Нарциссова (1976); С.С. Сдобникова (1983, 2003). По современным представлениям, оптимизация агрофизических свойств почвы как блока системы окультуривания малоплодородных почв Центрального региона зависит от способов основной обработки и может быть достигнута разными путями. Теоретическую основу минимализации обработки почвы под зерновые культуры на дерново-подзолистых почвах разной степени окультуренности заложили работы Б.А. Доспехова (1976), С.А. Наумова (1979); А.И. Пупонина (1984) на основе исследований А.И. Бараева (1988), проведенных в степных районах. Система обработки почвы под зерновые культуры в севообороте должна строиться с учетом биологических особенностей зерновых культур, уровня засоренности полей, потенциальной опасности развития болезней и появления вредителей, типа и разновидности почвы, степени ее окультуренности, климатических и погодных условий. Комплекс перечисленных факторов определяет уровень эффективности систем земледелия и технологий выращивания зерновых культур. Экологические и экономические причины вызывают необходимость снижения интенсивности обработки почвы и уменьшения числа рабочих операций при использовании почвообрабатывающей техники (Рассадин, 1996, Кочетов, 1999; Парахин, 2003). В зависимости от конкретных условий на первый план выходит решение той или иной задачи основной обработки. Благоприятные условия для роста и развития зерновых культур складываются при оптимальных параметрах агрофизических свойств почвы, важнейшими из которых являются плотность и структурный состав. Необходимость и интенсивность рыхления пахотного слоя связаны с расхождениями между показателями равновесной и оптимальной для растений плотности почвы (Доспехов, 1976; Бондарев, Медведев, 1980; Пупонин, 1987; Медведев, 1991; Будилов, 1996; Смирнов, 2003). Изучение реакции зерновых культур на физическое состояние почвы разных типов и разновидностей в полевых опытах позволило выявить интервалы оптимальных значений плотности почвы (Кулаковская, 1978, 1980; Пупонин, 1984).
О формировании учетной делянки при планировании и проведении полевых опытов с зерновыми культурами
В практике научно-исследовательской работы довольно широко распространено мнение о преимуществе крупных делянок, которое основано на исследовании результатов дробных учетов культур урожая сплошного сева. К сожалению, в большинстве этих исследований часто допускается методическая неточность. При сравнении результатов дробных учетов не соблюдается принцип единственного различия. С увеличением абсолютного размера делянок пропорционально уменьшается их число. Так как урожаи всегда сравниваются со средним урожаем рекогносцировочного посева одного и того же размера, остается невыясненным, отчего повышается точность: от увеличения площади каждой делянки или от уменьшения их числа (Константинов, 1952; Хикс, 1967; Вьюгин, Вьюгина, 1988). Размер опытной делянки для различных видов полевого опыта в каждом конкретном случае будет меняться в зависимости от назначения и задачи опыта, культуры, степени и характера пестроты почвенного покрова, агротехники, способа уборки урожая и так далее (Финни, 1970, Вьюгина, 1986, 1988, 1995).
Учитывая, что увеличение площади делянки ведет не только к громоздкости опыта, но и повышению территориального варьирования плодородия почвы и как следствие к снижению его точности. В связи с этим, представляется важным установить оптимальный размер делянки для мелко-деляночных опытов.
Для этой цели на рекогносцировочном посеве ячменя мы формировали по 10 делянок площадью 1, 5, 7,10, 15,20 м . Уборку ячменя вели вручную и обмолачивали на молотилке. Поделяночный учет урожая позволяет установить существенны различия, которые в данном случае зависят от площади делянки. Для этих целей проводили дисперсионный анализ данных. Результаты учета урожая ячменя представлены в таблице 5.
Из данных таблицы 5 видно, что урожай с делянки площадью в 1 м2, переведенный на 1 гектар, существенно превосходит остальные варианты. Величина урожая, полученная на делянках площадью 5, 7, 10, 15 и 20 м2 не выходит за пределы существенных различий. Это положение особенно важно для начальной стадии опытной работы, когда можно проводить опыты на делянках малой площади, а также при постановке микрополевых опытов. Таким образом, статистически доказывается целесообразность проведения опытов с зерновыми культурами, начиная с площади делянки 5 м2. Площадь делянки 1 м2 для проведения точных сравнительных опытов использовать в опытной работе не рекомендуется, поскольку полученная в опыте информация будет носить субъективный характер.
При оценке эффективности различных агротехнических приемов необходимы наблюдения за ростом и развитием растений от посева до уборки урожая. Они позволяют установить взаимосвязь между растениями, агро-приемами и факторами внешней среды и дать точные сведения о реакции растений на изменение условий эксперимента при условиях тщательности их выполнения и правильной методике отбора растений.
Для учета густоты стояния растений применяют метод пробной площадки. На каждой делянке фиксируют два смежных рядка площадью 0,25 кв.м (Никитенко, 1982). При этом рекомендуется размещать пробные площадки на одних и тех же рядках вдоль делянки (рис. 1). Такое размещение площадок связано с увеличением погрешности при подсчете густоты стояния растений из-за несоблюдения принципа репрезентативности выборки, связанной с неравномерностью работы высевающих аппаратов зерновых сеялок.
Длину площадки, например, при ширине междурядий 15 см определяют по формуле: Д=2500: (2x15), где Д- искомая длина учетной площадки в см. При заданной ширине междурядий в 15 см длина площадки равна 83,3 см.
Площадь пробной площадки в таком случае составляет 0,249 м2. В практике экспериментальной работы часто пренебрегают точностью измерения длины площадки, тем самым увеличивают погрешность измерений. Ошибка измерений при подсчете густоты стояния растений особенно сильно возрастает на посевах, проведенных зерновой узкорядной сеялкой с удаленными распределителями семян в сошниках.
Мы предлагаем использовать для учета густоты стояния растений сплошного сева квадратные рамки площадью 0,25 м2 с размером длины и ширины 0,5 м. Размещение рамок на делянке представлено на рисунке 2.
Рекомендуемые размеры рамки (0,5x0,5м) дают практически одинаковые результаты при подсчете густоты стояния растений ячменя. Средняя величина густоты стояния растений с использованием площадки 0,5x0,5м рав-нялась 144 шт./м , при размере площадки 0,3x0,833 м - 138 шт./м . Это подтверждается и данными корреляционного анализа. Для расче тов использовали результаты подсчета густоты стояния растений на тридцати площадках с размерами 0,5x0,5м, 0,3x0,833м. Коэффициент корреляции со ставил 0,95. Таким образом, согласно коэффициенту детерминации 90% из менений густоты стояния ячменя, определяемой рамкой (0,3x0,833) обуслов # лено изменениями густоты стояния ячменя, определяемой рамкой (0,5x0,5). Несомненный интерес для практической научно-исследовательской работы представляет количество мест для подсчета густоты стояния растений на делянках разной площади. Для этих целей на делянках разной площади накладывали по диагонали три рамки размером 0,5x0,5 м и проводили учет (рис. 3). Результаты учета и статистической обработки представлены в таблице 6.
Варьирование урожайности сортов яровой мягкой пшеницы при разных уровнях применения удобрений
В последние годы по данным ФАО за счет факторов интенсификации урожайность зерновых культур в развитых странах мира повысилась в 2-3 раза по сравнению с серединой прошлого века. В США, например, доля основных факторов роста урожайности распределяется в такой последовательности: удобрения - 41, гербициды - 15-20, обработка почвы - 15, семена - 8, орошение - 5, прочие факторы - 11-18% (Литвак, 1990). В СССР прирост урожая за счет удобрений по данным полевых опытов достигал 50%, а эффективность внесения удобрений под высокопродуктивные сорта, возрастала на 20-30% (Гуляев, Гужов, 1987; Войтович и др., 2002). Значения сорта в повышении и стабилизации урожайности отмечают и современные исследователи (Задорин, Терехов, 2000; Наумкин, 2002; Вьюгина, 2003).
Известны десятки сортов пшеницы, которые были районированы, но не заняли сколько-нибудь значительных площадей. Это происходит прежде всего потому, что даже статистически существенные, но небольшие преимущества в урожае, выявленные в государственном сортоиспытании, часто нивелируются в производственных условиях. Одной из причин невысокой хозяйственной ценности может являться нестабильность урожайности. Очередная сортосмена должна проводиться, если выведен сорт не только с более высоким уровнем урожайности, чем раньше, а сорт, сочетающий этот признак с другими ценными хозяйственно-биологическими признаками и свойствами.
Кроме того, глобальные изменения климата, увеличивающаяся антропогенная нагрузка на агроценозы, сложная экономическая ситуация и многие другие причины делают проблему сохранения и усиления стабильности урожаев особенно актуальной. Работы по стабилизации урожайности особенно важны еще и потому, что практика показывает, что чем более урожайность зерновых приближается к верхнему пределу, тем труднее добиваться существенных сдвигов в его дальнейшем повышении (Ковалев, 1997). Величина и устойчивость урожайности как агроэкологическая категория является основным элементом в системе агрохимических исследований (Наволоцкий, 1975; Макрушин, 1985; Кулаковская, 1990) и составления моделей (Образцов, 1990; Тооминг, 1991; Гатаулин, 1992; Бровинский, 1995; Полуэктов, 2000). Однако сортовая специфика отражена в этих работах недостаточно. В работах селекционеров, напротив, сорта часто рассматриваются обособленно от факторов, позволяющих реализовать потенциальную продуктивность растений. В создании паспорта сорта необходимо учитывать максимальное количество факторов, влияющих на урожайность и ее стабильность по годам. Урожайность и варьирование урожая по годам у сортов Минская и Московская 35 представлены в таблице 10.
В зависимости от уровней применения минеральных удобрений представители первой группы сортов, районированных в Нечерноземной зоне Российской Федерации, сорта Минская и Московская 35 реагировали на увеличение доз внесения NPK существенным увеличением урожайности. На нулевом фоне удобренности средняя урожайность сорта Минская составляла 1,37, а сорта Московская 35 - 1,43 т/га. Прибавки на всех последующих фонах были статистически доказуемыми, а урожайность изучаемых сортов поднялась до 2,53 у Минской и 3,06 т/га у Московской 35. Урожайность сортов на повышенном и среднем уровнях применения удобрений можно оценить, учитывая невысокое естественное плодородие почв, как среднюю и достаточную.
Урожайность изученных в 1980-1989 гг. сортов значительно изменялась по годам (приложения 8, 9) , что явилось закономерным следствием колебаний погодных условий, на долю которых приходится по данным многочисленных исследований 40-50% общей амплитуды варьирования урожайности зерновых культур (Кулик, 1966; Федосеев, 1979, 1985; Николаев, 2000; Лосев, Журина, 2003).
Уровень урожайности зависел от сорта и одновременно определялся уровнем применения удобрений. На нулевом фоне минимальная урожайность сорта Минская составляла 0,91, а максимальная - 1,97 т/га; у сорта Московская 35 соответственно 0,90 и 1,89 т/га. Коэффициент вариации урожайности первого сорта составил 21,3, второго - 18,5%. На низком фоне интервал урожайности сортов Минская и Московская 35 расширился, а коэффициенты вариации соответственно уменьшились с 21,3 до 19,1 и с 18,5 до 16,1%. Максимальная урожайность представленных сортов соответствовала минимальному варьированию.
Урожайность, амплитуда варьирования и коэффициенты вариации сортов Иволга и Энита, внесенных в Реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по третьему региону в начале 90-х годов прошлого века, представлены в таблице 11. Средняя урожайность того и другого сорта на всех фонах минерального питания превышала урожайность сортов Минская и Московская 35. В лучшем варианте на повышенном фоне применения удобрений сорт Иволга дал в среднем за годы испытания 3,71, а сорт Энита — 3,94 т/га. Существенное увеличение урожайности вносил каждый следующий уровень удобренности, хотя абсолютные значения прибавок с увеличением доз вносимых удобрений снижались.
На нулевом фоне (без удобрений) различия по урожайности между сортами были несущественными. На низком фоне сорт Энита существенно превышал сорт Иволга. Такое же соотношение между сортами сохранялось при среднем и повышенном уровнях применения удобрений.
Реализация потенциала генеративной сферы озимой пшеницы
В других опытах (Будилов, 1996) указанная система не давала существенного преимущества по урожайности, однако качество посева и полевая всхожесть улучшались по безотвальным обработкам, что способствовало лучшему росту и развитию растений ржи перед уходом в зиму и успешной перезимовке.
Что касается влияния таких приемов основной обработки, как глубокое безотвальное рыхление и почвоуглубление и сочетание этих обработок с разными уровнями использования агрохимикатов, то данный вопрос является недостаточно изученным и дискуссионным (Голуб, 1998; Глушаков, 2000).
Показатели полевой всхожести, перезимовки и выживаемости растений озимой ржи в опытах 1983-1985 гг. зависели от системы обработки почвы, уровня использования средств химизации и возделываемых сортов озимой ржи (табл. 14, приложения 14, 15, 16). Более сильное влияние на показатели формирования фитоценоза оптимальной густоты оказывали уровни использования средств химизации. По всем применяемым способам обработки и по обоим изученным сортам всхожесть, перезимовка и выживаемость были минимальными при отсутствии средств химизации на фоне традиционной обработки почвы. Низкий уровень использования удобрений и пестицидов незначительно увеличивал полевую всхожесть сорта Восход 1 по традиционным системам обработки. Сорт Орловская 9 несколько сильнее реагировал на улучшение фона использования удобрений и пестицидов. При низком уровне применения средств химизации полевая всхожесть сорта Орловская 9 составляла при использовании традиционной системы обработки почвы 75%, традиционной с почвоуглублением 77%, почвозащитной — 82%.
Рекомендуемый фон химизации создавал более благоприятные условия как для появления всходов, так и для перезимовки растений во все годы исследований, увеличивая полевую всхожесть на 6-9% в зависимости от обработки и сорта, сохранность растений в зимний период - на 5-9%. Выживаемость за весенне-летний период растений сорта Восход 1 колебалась от 77% до 86% в зависимости от варианта обработки, удобрения и уровней защиты. У сорта Орловская 9 этот показатель составлял 79-92%.
К моменту уборки лучшие показатели по густоте стояния растений были отмечены у сорта Орловская 9 на варианте почвозащитной обработки с рекомендуемым уровнем использования агрохимикатов. Общая выживаемость растений в этом случае составила 55%, что практически совпадало с показателями для данного сорта по фону вспашка с почвоуглублением и было на 5% выше, чем при традиционной обработке почвы. Сорт Восход 1 слабее реагировал на изучаемые приемы. Общая выживаемость растений у данного сорта колебалась от 36 до 48%. Таким образом, редукция продуктивного стеблестоя в процессе вегетации ржи в большей степени определялась уровнем использования пестицидов и удобрений и в меньшей - способами обработки почвы. Отмечены также сортовые различия. Сорт Орловская 9 в большей степени реагировал на приемы оптимизации физических и химических свойств почвы, чем сорт Восход 1.
Положительное влияние почвоуглубления на показатели формирования густоты стеблестоя можно объяснить улучшением агрофизических свойств среднесуглинистой дерново-подзолистой почвы при интенсивном окультуривании пахотного и подпахотного слоев. Создание мощного, хорошо окультуренного пахотного слоя путем использования разных приемов обработки почвы и внесения удобрений способствовало улучшению водных свойств обрабатываемого слоя почвы, уменьшению твердости и снижению плотности пахотного и подпахотных слоев. По данным A.M. Гордеева, СМ. Вьюгина, В.А. Шаманаева (1990) отмечена четкая закономерность увеличения влажности почвы в подпахотном слое по обработкам с почвоуглублением. Вспашка с почвоуглублением уменьшала плотность на 0,08-0,12г/см3, а твердость пахотного и подпахотного горизонтов на 10,7-14,8кг/см2.
Улучшение фосфорно-калийного питания при использовании минеральных удобрений благоприятно для накопления в растениях углеводов, мощного активного кущения растений. Растения ржи уходили в зиму более подготовленными, лучше переносили низкие температуры и другие неблагоприятные условия перезимовки.
Количественный анализ вариационных рядов по данным признакам показал незначительный уровень варьирования. Однако коэффициенты вариации изученных показателей у сорта Орловская 9 все же проявили тенденцию к росту. Поэтому варьирование общей выживаемости у данного сорта оказалось в итоге более сильным, чем у сорта Восход 1. По уровню варьирования общей выживаемости растений сорт Восход 1 можно отнести к сортам со слабым варьированием, а сорт Орловская 9 - к группе среднего варьирования. Анализ доверительного интервала, рассчитанного для каждого показателя, свидетельствует об отсутствии существенных различий между сортами, хотя в целом более стабильные показатели имел сорт Восход 1.
Число продуктивных стеблей на единице площади посева характеризует не только биологическую устойчивость сорта, но и уровень адаптивности используемых технологий. В многолетнем стационарном опыте (опыт 3) озимая рожь выращивалась в 1998 году - сорт Верасень и в 2002 году — сорт Валдай. Процесс формирования продуктивности стеблестоя сортов озимой ржи в зернотравяном севообороте представлен в таблицах 16, 17.
Данный показатель определялся в опыте как уровнем удобрения и защиты растений, так и способом обработки почвы, причем различия между всхожестью на умеренном, интенсивном и органическом фонах были незначительными, составляя по вспашке 2-4%, вспашке с почвоуглублением — 3-4%, чизелеванию с дискованием - 5%. На нулевом и минимальном фонах формировались посевы с худшими показателями полевой всхожести по сравнению с более интенсивными фонами. В целом по всем вариантам полевая всхожесть семян сорта Верасень была ниже и достигала по лучшим вариантам обработки и химизации 80-82%, а у сорта Валдай 87-88%.
