Содержание к диссертации
Введение
I. Теоретические основы системно-энергетического подхода к изучению и оценке технологии возделывания сорго на конечную продукцию 12
1.1 Биологические свойства сорго и энергетика 12
1.2 Системный подход к исследованию возделывания сорго 35
1.3 Обоснование системно-энергетического подхода к оценке технологии 39
II. Условия и методика проведения исследований 52
2.1 Климат 52
2.2 Почвы 61
2.3 Схемы опытов 65
2.4 Методика исследований 67
2.5 Агротехника в опытах 71
III. Затраты ресурсов при возделывании сорго 73
3.1 Затраты трудовых ресурсов 76
3.2 Затраты энергии на горюче-смазочные материалы 76
3.3 Затраты энергии на минеральные удобрения 77
3.4 Затраты энергии на производство пестицидов 78
3.5 . Затраты электроэнергии 79
3.6 Затраты энергии на производство тракторов, сельскохозяйственных машин, автотранспорта 80
3.7 Затраты энергии на информационную связь 81
3.8 Затраты энергии на мелиорацию 82
IV. Накопление обменной энергии сорго и совместных посевов сорго с соей 82
4.1 Накопление обменной энергии при различных агротехнических приемах в совместных посевах сорго и сои 86
V. Оценка ресурсосберегающих агроприемов в технологической цепи возделывания сорго при орошении 90
5.1 Изучение сортообразцов сахарного сорго 108
5.2 Влияние сроков сева на продуктивность и накопление обменной энергии сорго 126
5.3 Влияние способов и норм посева на продуктивность сорго 139
5.4 Предшественники сорго 153
5.5 Приемы и глубина основной обработки почвы 159
5.6 Энергетические аспекты внесения азотных удобрений под сорго 167
VI. Экологическое влияние совместных посевов сорго и сои на окружающую среду 179
VII. Сортовой идеал сорго в аридной зоне и модель технологической карты возделывания сорго 186
7.1 Гносеологические основы модели. Сортовой идеал сорго 186
7.2 Идеал адаптивного сорта сорго «Юбилейное» селекции ГНУ ВНИИОБ к аридной зоне 188
7.3 Модель технологической карты возделывания сорго при орошении.. 198
VIII. Энергетика плодородия почвы при возделывании сорго на зеленую массу 201
IX. Энергетическая и экономическая оценка возделывания сорго и практическая реализация энергоцикла 210
9.1 Энергетическая оценка возделывания сорго на силос 210
9.2 Экономическая оценка возделывания сорго на силос 216
9.3 Энергетическая оценка на конечную продукцию 218
Выводы 226
Предложения производству 229
Список использованной литературы 230
Приложения 273
- Системный подход к исследованию возделывания сорго
- Накопление обменной энергии при различных агротехнических приемах в совместных посевах сорго и сои
- Влияние сроков сева на продуктивность и накопление обменной энергии сорго
- Идеал адаптивного сорта сорго «Юбилейное» селекции ГНУ ВНИИОБ к аридной зоне
Введение к работе
Сельскохозяйственное производство в аридной зоне испытывает большую потребность в кормах. Растениеводство ведется в сложных почвенно-климатических условиях. Одним из резервов увеличения и укрепления кормовой базы животноводства является расширение посевов сорго. Благодаря высокой засухоустойчивости, невысокой требовательности к почвам, отзывчивости на орошение и высокой урожайности, сорго может возделываться как культура универсального использования.
Решающий фактор повышения продуктивности сельскохозяйственных животных - обеспечение их кормами в соответствии с физиологическими нормами. Во взаимодействии с другими элементами технология кормления в значительной степени определяет интенсивность и тем самым уровень и издержки производства.
Для различных сельскохозяйственных животных энергетическая ценность корма неодинакова. Кроме того, различные показатели определения энергетической ценности кормов позволяют ввести несколько показателей энергетической эффективности возделывания производства кормов на конечную продукцию (мясо, молоко, яйца и т.п.).
В последнее десятилетие появились приемы и средства увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и воздействия на плодородие почвы: минеральные, бактериальные удобрения, мелиоративные обработки, химические средства защиты посевов от вредителей, болезней и сорняков сельскохозяйственных культур и т.д. Однако при этом увеличиваются энергозатраты. Для оптимального ведения хозяйства надо хорошо знать энергоемкость кормов и потребности животного, которые зависят от продуктивности, возраста, условий содержания и ряда других факторов. Поэтому в нашей работе предлагается разработка и оценка животноводческого энергоцикла на системно-энергетической основе.
В этом регионе земледелие ведется только на орошении, поэтому
необходимо внедрение научно-обоснованных севооборотов, насыщенных многолетними травами и солевыносливыми однолетними кормовыми растениями.
В зоне орошаемого земледелия имеется реальная возможность создать гарантированную кормовую базу, пополнить белковые ресурсы, резко уменьшить отрицательное влияние засухи. Целесообразно значительно пересмотреть структуру посевов в направлении расширения площадей под такими ценными культурами как зерновое и сахарное сорго, сорго-суданковые гибриды, суданская трава.
Исключительная засухоустойчивость и солевыносливость, высокая продуктивность и хорошие кормовые качества сорго делают эту культуру наиболее перспективной для получения гарантированного урожая в условиях орошения региона Нижней Волги.
Среди важнейших культур мира сорго занимает четвертое место после пшеницы, риса и кукурузы. В США сорго входит в десятку основных сельскохозяйственных культур. В 1989 году сорго зерновое высевали в зоне с количеством осадков менее 500 мм на площади 4,5 млн. га. В результате было произведено 15,7 млн. т зерна, а также сорго сахарного - 206 тыс. га, заготовлено 5,4 млн. т соргового силоса. Кроме США в больших объемах зерновое сорго производят: Индия - 12,1 млн. т, Китай -6,1 млн. т, Нигерия -4,5 млн. т, Мексика - 4,2 млн. т, Судан - 2,8 млн. т, Аргентина - 1,4 млн. т, Австралия — 1,2 млн. т.
По производству сорго и проса среди арабских стран крупнейшим производителем наряду с Суданом также являются Йемен, Сомали и Египет. Доля этих стран в валовом сборе сорго и проса в арабском регионе составляет соответственно 3598 и 4370 тыс. т или 96 и 97% .
В России основные площади под сорго расположены на Северном Кавказе и Нижнем Поволжье (Саратовская область).
Наибольшие площади на Северном Кавказе сорго занимает в Ростовской области 300-400 тыс. га, в том числе на зерно — 40-50 тыс. га.
Годовая потребность в сахарном сорго на силос и зеленый корм в Саратовской области следующая: в силосе 4849 тыс. ц, в зеленом корме 3233 тыс. ц.
Одна из основных причин, существенно сдерживающих широкое внедрение сорго на больших площадях, - неотработанность комплексной технологии его возделывания в системе: сорт (гибрид) — технология возделывания — технология переработки.
Низкое качество кормов, большие потери питательных веществ и протеина являются следствием нарушения технологических требований на выращивание кормовых культур, при уборке и хранении кормов. Анализ показывает, что по этим причинам хозяйства Российской Федерации недобирают 13-14 млн. т перевариваемого протеина.
Важным резервом увеличения площадей сорго в условиях Астраханской области является, внедрение в производство новых, высокопродуктивных сортов с высокими кормовыми достоинствами и правильный подбор их с учетом конкретных почвенно-климатических условий. Одним из главных признаков, определяющих возможность возделывания того или иного сорта в конкретных условиях, является скороспелость. Со скороспелостью неразрывно связана и урожайность, а также множество других свойств, от которых зависит устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды.
В увеличении объема производства, снижении затрат ручного труда и расширении посевных площадей под сорго большое значение имеет разработка энергосберегающих, почвозащитных экологически чистых технологий.
В качестве альтернативы интенсивным системам земледелия при возделывании сорго предлагается развивать элементы биологического земледелия, которое на первом этапе предусматривает сокращение применения удобрений, гербицидов и инсектицидов в 2-3 раза, а затем и полностью отказаться от них, заменяя органикой, сидератами, биологическими методами защиты растений.
Высокоэффективное кормопроизводство в условиях засушливого климата
Астраханской области возможно только при орошении с вводом в кормовые севообороты культур, характеризующихся высокой солетолерантностью и солеустойчивостью, таких как сорго, с использованием элементов ресурсосберегающих и почвозащитных экологически чистых технологий.
Выращивание сорго, как показывает опыт передовых хозяйств Саратовской области, экономически выгоднее, чем кукурузы, особенно в острозасушливые годы. Норма высева в 3-5 раз меньше, посевы сахарного сорго при использовании на зеленый корм дают 2-3 укоса, а кукурузы один. Поэтому себестоимость значительно ниже, например, по хозяйствам НПО «Саратовсорго» на 25-30% .
Исследования, проведенные в условиях юга Волго-Ахтубинской поймы на засоленных орошаемых землях, за счет оптимального сочетания водного режима почвы и минерального питания не только обеспечивали высокую и стабильную продуктивность кукурузы, сорго, но и способствовали улучшению почвенно-мелиоративного состояния, орошаемых земель.
Для повышения продуктивности и стабильного производства кормов в условиях засушливого климата Астраханской области и более полного использования биоклиматического потенциала региона целесообразно возделывание засухоустойчивой и солевыносливой культуры сорго.
Однако, несмотря на ценные биологические особенности, большие потенциальные возможности и перспективы в использовании, культура занимает незначительные площади в регионе. Причина - отсутствие высокоурожайных скороспелых сортов, посевного материала, недостаточная изученность биологических особенностей и отсутствие ресурсосберегающей технологии возделывания в условиях орошения Астраханской области.
Актуальность работы. Актуальность работы заключалась в необходимости научной разработки комплексного системно-энергетического подхода к технологии возделывания сорго для повышения энергетической эффективности производства этой культуры. Он существенно расширяет возможности экономического анализа, мобилизует специалистов на экономию
энергетических ресурсов, поиск энергосберегающих инновационных технологий и повышение эффективности. В соответствии с этим предусматривалось решение следующих задач:
разработать теоретические основы системно-энергетического подхода к оценке технологии возделывания сорго, позволяющие избежать затратных технологий и перейти к созданию научно-обоснованных ресурсосберегающих технологий;
оценить агротехнические приемы возделывания сорго с позиции ресурсосбережения;
изучить исходный материал и подобрать высокопродуктивный сорт сахарного сорго, адаптивный к аридной зоне;
определить зависимость продуктивности сахарного сорго от сроков посева и установить влияние способов и норм высева на урожай зеленой массы сахарного сорго;
изучить влияние сроков сева на энтропию и определить сумму и индекс ФАР при различных сроках сева сорго;
изучить влияние способов размещения компонентов в совместном посеве сорго и сои на урожайность и питательную ценность зеленой массы, дать экологическую оценку сорго и смеси сорго с соей;
подобрать оптимальный способ внесения азотных удобрений;
изучить влияние предшественников и приемов основной обработки почвы на продуктивность сорго;
разработать модель адаптивного сорта сорго и технологической карты возделывания его при орошении;
разработать энергоцикл животноводства и дать энергетическую оценку эффективности возделывания сахарного сорго на конечную продукцию;
дать энергетическую и экономическую оценку эффективности возделывания сахарного сорго на зеленую массу и силос в условиях орошения аридной зоны.
Достоверность научных положений вытекают из результатов проведения
полевых опытов, лабораторных анализов в типичных для возделывания сорго природно-климатических условиях, применения современных методик и рекомендаций; наличия справок производственных проверок и результатов внедрения. Полученные экспериментальные данные статистически обработаны с использованием современных методов.
Научная новизна результатов исследований. В процессе разработки проблемы впервые получены следующие результаты:
разработан системно-энергетический подход к изучению сорго и оценке его продукции;
на основе системно-энергетического подхода дана формулировка понятия растениеводческого энергоцикла;
выведен сорт сорго «Юбилейное», адаптивный к аридным условиям;
разработан ресурсосберегающий способ внесения азотных удобрений;
рассмотрены вопросы эффективности технологии производства сорго на основе системно-энергетического подхода;
приведены оценочные показатели продукции сорго на конечную продукцию, которые позволяют полнее и эффективнее учесть энергозатраты на производство сорго, обеспечить экономию ресурсов;
Научные положения, выносимые на защиту:
системно-энергетический подход к технологии возделывания сорго;
комплексная оценка биологических, хозяйственно-ценных признаков сортообразцов сахарного сорго;
ресурсосберегающая технология возделывания сахарного сорго на орошаемых землях аридной зоны;
модель адаптивного сорта и технологической карты;
экологическая оценка сахарного сорго при разных сроках посева;
энергоцикл животноводства на конечную продукцию; энергетическая и экономическая оценка технологии возделывания сорго на силос и зеленую массу.
Практическая значимость. Выведены и районированы в Астраханской
области сорт сахарного сорго «Юбилейное» и сои «Камызякская 136». Применение ресурсосберегающей технологии для высокопродуктивного адаптивного сорта сахарного сорго «Юбилейное» позволит увеличить урожайность зеленой массы и повысить энергетическую эффективность возделывания сорго в аридной зоне. Доказана экологическая эффективность совместных посевов сорго и сои. Внедрение результатов исследований подтверждены справками министерства сельского хозяйства Астраханской области и ЗАО ПЗ «Юбилейный», ООО «Пойма», ООО «Картубинский».
Область применения результатов. Разработанная концепция системно -энергетического подхода к оценке технологии возделывания сорго в аридной зоне в одновидовых и совместных посевах может быть использована при разработке перспективного плана развития кормовой базы животноводства региона. Ресурсосберегающая технология возделывания сорго с использованием адаптивного районированного сорта позволит повысить выход зеленого и сочного корма с гектара орошаемой площади.
Полученные в результате исследований материалы также могут быть использованы в учебном процессе аграрных факультетов университетов при изучении дисциплин: «Растениеводство», «Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур», «Земледелие», «Кормопроизводство».
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на итоговых научных конференциях Астраханского государственного педагогического университета (1997-2000 гг.), на II Всероссийской научной конференции «Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия» (1999), на международных научно-практических конференциях: п. Соленое Займище, 2001, 2002, 2006; г. Волгоград, 2006, 2008; г. Элиста, 2007; г. Астрахань, 2006, 2008, 2009; г. Орёл, 2009; г. Нальчик, 2009.
Внедрение и производственная проверка результатов исследований проводилась в 1999-2009 годах в ООО «Пойма» Приволжского района, ООО «Картубинский» Красноярского района и ЗАО ПЗ «Юбилейный» Камызякского района Астраханской области.
Публикации. Всего опубликовано 58 работ, в том числе по материалам диссертации 54 научные работы, из них в рецензируемых журналах ВАК - 8 статей, 4 монографии (в соавторстве), методические указания и статьи в международных и центральных журналах, а также в ряде сборников научных трудов, получено 2 патента и 2 авторских свидетельства на сорта. Имеются депонированные заключительные отчеты по результатам исследований общим объемом 6 печатных листов (Сб. реф. НИР и ОКР, 2001г, 2006г).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 306 страницах компьютерного текста. Работа состоит из введения, 9 глав, L0 рисунков, 69 таблиц и 21 приложения, выводов и предложений производству. Библиографический список включает 447 наименований, в том числе 30 иностранных авторов.
Автор выражает благодарность заведующей сектором полевого и лугопастбищного кормопроизводства Всероссийского НИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Е. Н. Григоренковой за помощь в выборе направления исследований, всему коллективу отдела кормопроизводства и животноводства, а также коллегам докторам с.-х. наук Чаленко В. В., Фурсову В. Н., ученому секретарю канд. с-х. наук Нежневу Ю. Н., Лаптеву В. Н., Бочарову В. Н., Антипенко Н. И., Фурсову Н. В., сотрудникам Ильманбетову Б. Г., Сарбасовой А. 3., Абделаал Халеду А. А. за поддержку и содействие в выполнении исследований.
Отдельная благодарность научному консультанту доктору сельскохозяйственных наук, профессору, заслуженному деятелю науки РФ Коринцу В. В. за инициативу и помощь в оформлении работы.
Системный подход к исследованию возделывания сорго
Системный подход к решению проблемы сельского хозяйства нашел довольно широкое применение. Главная его особенность состоит в том, что он позволяет изучить, объяснить, спроектировать и спрогнозировать систему в целом, т.е. получить те её характеристики, которые вытекают из специфики связей между компонентами (система - это именно связи, а не набор компонентов), для изучения которых наиболее подходящим аппаратом является системный анализ (Жидович И. С, Трутаев В. И., 2001; Кузьмин В. П., 1930; Лепунова А. А., Титлякова А. А., 1978) .
По Вагнеру, системный подход — «это научный подход к принятию управляющих решений, предлагающий конструирование математических, экономических и статистических описаний моделей проблем принятия решений и управление в сложных ситуациях и в условиях неопределенности..., изучение взаимосвязей, определяющих возможные последствия принимаемых решений, а также установление критериев эффективности для оценки относительного преимущества того или иного варианта действий».
Современный этап изучения агроценоза ставит перед собой множество сложнейших проблем, разрешение которых возможно только на основе общефилософского принципа системности (Блауберг И. В. и др., 1973; Блауберг И. В., Юдин Б. Г., 1973; Доспехов Б. А., 1976; Кузьмин В. П., 1930; Лепунова А. А., Титлякова А. А., 1978; Рюбензон Э., Рауэ К., 1962; Усманов А. Н., 1978).
Взгляд на тот или иной объект как систему предполагает его осмысление с философско-мировоззренческих позиций. При этом исследователь не только повышает культуру своего мышления, но и обретает уверенность в том, что исследование на верном пути.
Системный подход характеризуется анализом a объектов как самоорганизованных целостностей. Категория целостности достаточно подробно разработана в научной литературе (Афанасьев, 1964; Кузьмин В. П., 1976; Кузьмин В. П., 1930). Системные исследования предполагают анализ структуры того или иного объекта, а также исследование специфики его функционирования и развития, т.е. охватывают как статистические. Так и динамические характеристики объектов.
Взаимосвязь диалектики и, прежде всего, понятия целостности с принципами системного подхода также достаточно подробно описана в литературе. Системный метод в биологии осуществляет конкретизацию концепции целостности в эмпирическом познании, её «перевод» на язык конкретных научных средств анализа и синтеза (Борзенков В. Г., 1980; Кузьмин В. П., 1930; Эвальд Э., 1980; Юдин Э. Г., 1973).
Принципы системных исследований в почвоведении особенно четко проявились в исследованиях В. В. Докучаева. В настоящее время системный подход к изучению сложных объектов оформился как самостоятельное направление в методологии научных исследований. Оно ещё не получило окончательного названия, но имеет вполне четкие контуры специальной области знаний, занимающей промежуточное положение между философией и специальными дисциплинами (Докучаев В. В., 1964). Система - множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство. Из приведенного определения следуют основные свойства системы (Воронин А. Д., 1989). 1. Целостность - принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих её подсистем, принципиальная невозможность познать свойства целого из совокупности свойств его частей. 2. Любая система может рассматриваться как часть более общей системы и в то же время как нечто целое, состоящее из отдельных подсистем. Самой общей системой, которую уже нельзя рассматривать как часть более общей системы, является окружающий нас объективный мир. Объективная реальность, данная нам в ощущениях. Выделение внутри системы отдельных подсистем не имеет предела. 3. Множественность возможных аспектов изучения систем - один из основных принципов системных исследований, обусловленный сложностью и многообразием связей отдельных подсистем и элементов. 4. Структурность - сеть связей и отношений внутри системы, обусловливающая зависимость поведения всей системы от поведения отдельных подсистем и элементов. В зависимости от поставленной цели (аспекта) изучения системы выбираются наиболее существенные для достижения этой цели признаки и связи, и по ним дается описание структуры системы. Структурность — это «разрез» системы, «сечение» её плоскости, которое раскрывает её внутреннее содержание и строение; как «рассечь» объект плоскостью в каждом направлении - зависит от цели (аспекта). 5. Иерархичность. В соответствии с пунктами 3 и 4 в определенном аспекте раскрывается сеть взаимосвязей и отношений внутри объекта системы, что позволяет в соответствии с пунктом 2 установить определенную последовательность в выделении подсистем внутри системы, произвести деление множества систем на подмножества подсистем по определенной группе признаков, наиболее существенных в сети.связей и отношений внутри системы. 6. Непротиворечивость знаний, получаемых на разных иерархических уровнях организации объекта. Одно и то же свойство объекта, соответствующее цели (аспекту) его изучения и оцениваемое на разных уровнях иерархии разными наиболее характерными для этих уровней показателями, должно давать непротиворечивые результаты: выводы нижних ступеней иерархии должны дополнять и детализировать обобщенные выводы высоких ступеней, но не противоречить им.
Накопление обменной энергии при различных агротехнических приемах в совместных посевах сорго и сои
Эффективность использования кормов зависит от их качества и питательности. Биологическую полноценность кормов определяют энергетическая, протеиновая и углеводородная питательность. Она зависит также от вида и сорта кормового растения, агротехники его возделывания, агроклиматических условий произрастания.
Над энергетической питательностью кормов в широком плане следует понимать физические свойства корма, при потреблении которого находят отражение первый и второй законы термодинамики. Применительно к сельскохозяйственным животным термин «энергетическая питательность кормов» означает, что эти законы отражены в виде баланса энергии.
При этом целесообразно отметить, что при голодании животные расходуют энергию тела для поддержания температурного статуса и работы внутренних органов, дыхания и кровообращения (отрицательный баланс энергии). Ели баланс энергии нулевой, то приток энергии с кормом равен ее расходу и продуктивность животного также нулевая. Зоотехническую практику интересует положительный баланс энергии, когда энергии кормов достаточно для поддержания жизненных процессов (в основном тепловая энергия) и для синтеза продукции, отложенной или выделенной в виде органического вещества. (Коринец В.В., 1995). Практическое применение закона биоэнергетики находят в разделах биохимии и физиологии питания животных. В этом случае энергетическая питательность кормов понимается как способность углеводородов, жиров и частично белка метаболизироваться до макроэнергетических соединений (теплопродукция) и откладываться в виде продукции (молоко, ткани тела, шерсть и т.д.). Не вдаваясь в механизм, целесообразно отметить, что биологи в зоотехнии имеют следующие виды энергии: перевариваемую, обменную, чистую и др., которые определяют различную функциональную значимость. Для человечества важно начальное (накопление энергии) и конечные результаты (полученная энергия). Сельскохозяйственное производство — единственное производство, доставляющее человечеству необходимую форму энергии в виде органического вещества. Фотосинтез в растениях определяет технологический процесс в сельском хозяйстве, с помощью которого лучистая энергия солнечной радиации превращается в химическую энергию органических соединений. Эта энергия -движущая сила всех жизненных процессов. Можно на примере показать определение накопления энергии. В хозяйственно ценной части урожая сорго (зерно) накопленная энергия определяется следующим образом: где Qp - энергия, накопленная хозяйственно ценной частью урожая, КДж; X — биохимическая энергия 1 кг зерна стандартной влажности. В настоящее время имеется обширный материал о калорийности различных сельскохозяйственных культур. Их калорийность можно сравнивать ввиду того, что она является интегральной характеристикой измерения. Накопление энергии на гектаре пашни производили, исходя из содержания ее в сельскохозяйственной продукции. К тому же следует отметить, что калорийность - интегральная характеристика взаимодействия физиологического состояния сельскохозяйственных растений и факторов окружающей среды. Энергетическая ценность корма имеется в справочниках. Совместные посевы сорговых культур с бобовыми культурами дают возможность получать полноценный по питательности корм, в котором удачно сбалансированы углеводы и белки. Произрастая вместе в совместном посеве, они лучше и полнее используют энергию солнечных лучей, тем самым значительно повышается качество зеленой массы и увеличивается выход протеина с единицы площади (Исаков Я. И., 1992). По данным ВНИИ сорго, определенную ценность могут представлять совместные посевы среднерослых и высокорослых сортов, гибридов зернового сорго с соей, в результате чего повышаются сборы переваримого протеина на 25-35% (Малиновский Б. Н., 1992). Урожайность и питательная ценность сорго-соевых посевов зависит от сорта, способа посева и соотношения компонентов. С целью улучшения качества силосной массы сорго протеином нами была поставлена задача - изучить особенности роста и развития сорго и сои, формирования уровня продуктивности совместного посева, кормовой ценности при различном соотношении компонентов. При посеве компонентов в оптимальные сроки, всходы сорго и сои появились на 7-11 день, независимо от способа размещения компонентов. Начальный рост и развитие растений в совместных посевах проходил без особых изменений, также как и в чистых. Сорго характеризовалось медленным ростом в первые 30-40 дней. Соя в этот период более энергично наращивало листостебельную массу. Известно, что высокие температуры летнего периода ускоряют развитие растений, что приводит к сокращению вегетационного периода. При совместном выращивании сорго и сои продолжительность отдельных фазразвития и вегетационного периода в целом увеличивалась на несколько дней по сравнению с посевами этих же культур в чистом виде. Мы считаем, что это связано со снижением температурного режима воздуха и почвы в совместном посеве. В наших исследованиях межфазный период «всходы-кущение» в чистом посеве сорго проходил за 17-20 дней, «кущение-выметывание» - 37-45, «выметывание-цветение» — 6-8, «цветение-восковая спелость» - 17-20 дней. Продолжительность периодов в чистом посеве сои составляла: от всходов до ветвления — 20-24 дня; «ветвление - цветение» - 15-20; «цветение — полная спелость» - 43-47 дней. Межфазный период «цветение - восковая спелость» в совместных посевах был длиннее на 3-5 дней у сорго и 5 дней у сои, чем в чистых посевах той и другой культуры. В итоге продолжительность вегетационного периода до укосной спелости в чистом посеве сорго составила 84-104 дня, в чистом посеве сои - 85-102 дня, в совместных посевах - 88-109 и 90-107 дней соответственно (табл. 4.1.1). Густота стояния в совместных и чистых посевах была различной. Как отмечалось раньше, норма высева в чистом посеве сорго составляла 0,65 млн.шт/га и 0,45 млн.шт.семян/га сои при междурядьях 0,45 м. В вариантах с различным размещением компонентов норма высева и густота стояния соответствовала схеме. В таблице 4.1.2 представлены данные по количеству той и другой культуры в посеве. В чистом посеве сорго после всходов насчитывалось в среднем 23 растения на 1 погонном метре рядка, что соответствовало размещению 0,511 млн. шт. растений на гектар.
Влияние сроков сева на продуктивность и накопление обменной энергии сорго
Семена сорго в зависимости от биологических особенностей сортов прорастают при определенной температуре почвы, от 26 до 30С. (Исаков Я. И., 1982). В богарных условиях, кроме температуры почвы, важным фактором получения дружных всходов является наличие достаточных запасов продуктивной влаги на глубине заделки семян в период посева. В условиях орошения при посеве семян сорго этот фактор не лимитируется.
Считается, что в зависимости от назначения посевов существуют ранние, оптимальные и поздние сроки посева. Ранние посевы представляют интерес при возделывании семеноводческих посевов. Они созревают раньше и могут даже при невысоком уровне урожайности обеспечить получение высококачественных семян (Щербаков В. Я., 1983).
По данным П. М. Шорина (1988) поздние сроки дают устойчивые по годам сборы зеленой массы, намного превышающие ранние сроки посева.
Во влажные и холодные весны, а также на тяжелых по механическому составу и сильнозасоренных почвах поздний посев имеет неоспоримые преимущества перед ранним посевом (Исаков Я. И., 1982).
Исследования в предгорьях Северного Кавказа показали, что при раннем сроке посева (в апреле) от посева до всходов проходит 17-18 дней, при оптимальном сроке прохождение фаз от посева до всходов сокращается на 5-6 дней, при всех последующих - на 8-10 дней (Шорин П. М., 2001).
Б. Н. Малиновский (1992), обобщая экспериментальные данные по изучению сроков сева в разных почвенно-климатических зонах, считает, что на зерно сорго следует сеять в оптимальные сроки, установленные для каждой зоны, а на семена — в оптимальные и возможно ранние сроки. При наличии влаги в почве эффективен поздний посев сорго на силос и зеленый корм.
По мнению Коринца В. В. (2007) важнейшим условием ресурсосбережения является срок сева. От выбора оптимальных сроков сева зависит создание благоприятных условий жизни для растений: обеспечивается дружность всходов и дальнейшее развитие сельскохозяйственных растений; уход от повреждения различными вредителями и болезнями; обеспечивается лучшее снабжение влагой; вегетация заканчивается до наступления осенних заморозков. Большинство исследований со сроками сева сорго относится к технологии богарного земледелия в различных почвенно-климатических условиях. Орошение в комплексе с оптимальной температурой почвы создает благоприятные условия для дружного прорастания семян, дальнейшего роста и развития сорго. Большинство сортов и гибридов сорго теплолюбивы и имеют различный по продолжительности вегетационный период. При раннем сроке посева семена долго не прорастают, всходы запаздывают, бывают слабыми и изреженными. При позднем сроке растения зарастают сорняками и могут не вызреть. В связи с этим мы поставили цель установить оптимальный срок сева сорго в условиях орошения с учетом биологических особенностей сорта. Фенологические наблюдения. Ранним посевом можно признать тот, который проводится вслед за устойчивым формированием в данном году таких среднесуточных температур воздуха и почвы (на глубине заделки семян), которые выше нижнего биологического порога развития сельскохозяйственной культуры в период от посева до всходов. Оптимальные сроки, это такие которые существенно отличаются от ранних, но приводят к своевременному созреванию, близкому ко времени созревания ранних посевов и дают такой же доморозный урожай, как последние. Граница предельно поздних посевов, это та после которой, культура успеет созреть до осенних заморозков. Обычно поздние посевы, попадая под воздействия более высоких температур, развиваются быстрее, чем ранние посевы (Подольский А. С, 1967). Сорго, посеянное в первый срок, взошло в среднем на 14-15 день после посева, 8-11 мая. На период полных всходов на 1 погонном метре рядка насчитывалось в среднем 8 растений сорго (рис.5.2.1). Межфазный период «посев-всходы» был наиболее продолжительным из-за низких температур почвы в период прорастания семян. Период «всходы-кущение» составил в среднем 25-26 дней, «кущение-вымётывание» - 33-34, «цветение» - 4-5, «цветение-молочная спелость» — 24-25 и «молочная-полная спелость» — 24-25 дней. В итоге вегетационный период при посеве в 3 декаде апреля составил 124-130 дней (табл.5.2.1). Полная спелость сорго приходилась на 1-4 сентября (приложение 4,5,6). В отличие от первого срока, семена сорго при втором сроке попали в более благоприятные условия для прорастания. В 1998 и 1999 году в первой декаде мая отмечались понижения температуры на уровне почвы. Тем не менее, полные всходы сорго появились на 11-12 день от посева. На 1 погонном метре рядка насчитывалось в среднем 9 растений (рис.5.2.1). Период «всходы-кущение» насчитывал 23-24 дня, «кущение-вымётывание» - 31-32, межфазный период «вымётывание-цветение» оставался на том же уровне — 4-5 дней, как и при первом сроке.
Идеал адаптивного сорта сорго «Юбилейное» селекции ГНУ ВНИИОБ к аридной зоне
Интенсификация .земледелия означает повышение урожая сельскохозяйственных культур, в том числе сорго, посредством оптимизации условии их роста и развития - орошением, внесением удобрений, обработкой и т. д. В связи с этими мероприятиями для решения многих проблем в сельском хозяйстве требуется дальнейшее углубление развития теоретического и экспериментального растениеводства и земледелия с позиции энергетики (Коринец В. В., 1995; Садилов П. В., Леонов В. А., Глазов К. Е., 2001).
Каждое явление в почве и системе почва - растение сопровождается превращением энергии, и поэтому знание термодинамики необходимо для развития многих направлений агрономии. Термодинамика располагает точными методами решения проблем земледелия, устанавливает принципы и законы, которым подчиняются различные превращения энергии в системе почва - растение. Но вначале предметом термодинамики было главным образом изучение превращений тепловой энергии. Однако уже в настоящее время основное внимание уделяется применению энергетических функций для характеристики состояния любой материальной системы, и в частности почвы, установления критериев, определяющих возможность перехода системы (почвы) из одного состояния в другое. Эти энергетические показатели используются в качестве показателей в почвоведении. (Алиев С. А., 1987; Волобуев В. Р., 1974).
Исследованиями было выявление влияний солнечной радиации на содержание нитратного азота почвы парующей площадки и под сорго, возделываемой на зеленую массу. Биологическая активность бралась нами как интегральный показатель плодородия алювиально-луговых почв.- Кроме того, необходимо было определить энергосберегающую систему применения азотных удобрений. Уменьшение применения азотных удобрений улучшает экологию.
Общеизвестно, что интенсивность солнечной радиации в течение года неодинакова. Изменение прямой радиации выражено кривой, увеличивающейся от весны к лету, а затем уменьшающейся. В наших исследованиях увеличением прихода солнечной радиации наблюдалось усиление биологической активности почвы. В среднем за три года максимальный приход прямой солнечной радиации был в июне - в почве накопилось больше аминокислот и нитратного азота.
Тесная связь между биологической активностью азота в почве и солнечной радиацией свидетельствует о том, что она при указанных условиях лимитируется солнечной радиацией. Однако в природных условиях такое безусловное превалирование влияния одного фактора встречается редко. Интенсивность биологической активности чаще зависит от нескольких меняющихся факторов, но, как известно, любые процессы в природе идут лишь при поступлении энергии. Так и биологическая активность почвы при регулировании влажности зависит от энергетического источника - прихода солнечной радиации. В настоящее время придается особое значение изучению биологической активности, которая рассматривается как суммарный результат протекающих в почве биохимических процессов. Биологические свойства светло - каштановой почвы хорошо отражает степень ее плодородия. Многие исследователи отмечают корреляционную связь между биологической активностью почв и урожайностью сельскохозяйственных культур. В наших исследованиях максимальный урожай зеленой массы сорго был в варианте с наивысшей биологической активностью почвы. Основной функцией солнечной радиации до последнего времени считали воздействие ее на растения, а она влияет и на процессы, происходящие в, почве, -на биологическую активность и содержание нитратного азота.
В основе продуктивности растений лежит их фотосинтетическая деятельность, которая реализуется непосредственно через солнечную энергию и зависит от внешних и внутренних условий развития. Конкретные пути формирования конечной продукции растений - урожая -рассматривает комплексная теория фотосинтетической продуктивности растений, разработанная А. А. Ничипоровичем (1969).
По мере накопления сведений о закономерностях изменения солнечной активности, установления связей солнечной активности с рядом астрономических явлений, в частности с физическими, стало ясно, что она -фактор, определяющий также и климат. Подсистемы агроценоза «растения» и «почва» находятся в непосредственном контакте с приземным слоем атмосферы. Через нее осуществляется передача солнечной энергии, определяющей процесс фотосинтеза.
Все вышесказанное позволяет поставить вопрос о том, как же изменяются основные интегральные свойства агроценоза сорго, биологическая активность почвы и чистая продуктивность фотосинтеза. При возделывании сорго постановка пластин на определение биологической активности почвы осуществлялась активность, и содержание нитратного азота в почве увеличиваются, как на паровой площадке, затем, с нарастанием листовой поверхности, уменьшаются. Это можно объяснить (кроме известных причин) и уменьшением поступления солнечной радиации к почве. Используя системно - энергетический подход, изменили систему внесения азотных удобрений. Наибольший урожай был получен- при осеннем внесении фосфора и калия и дробным внесении азота при меньшем использовании удобрений. Большое значение для уменьшения энергоемких азотных удобрений имеют сроки внесения азотных удобрений. Как видим из данных таблицы (табл. 5.6.1), азотные удобрения целесообразно вносить, увеличивая норму к периоду активного роста сорго и уменьшая общую норму. Именно такая система внесения азотных удобрений уменьшает их общее количество, позволяет интенсивную технологию сделать энергосберегающей в условиях оптимальной влажности. Эффективность энергозатрат при возделывании сорго колеблется погодам исследований. По - видимому, здесь должно быть дифференцированное, или «динамическое», внесение удобрений в зависимости от складывающихся условий, что зависит от влияния основного энергетического фактора -солнечной радиации, которая изменяет содержание нитратного азота почвы.
