Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Агроэкологические ресурсы продуктивности посевов 11
1.1. Определение уровня урожайности в регионе по фотометрическим показателям, биоклиматическому потенциалу, влагообеспе-ченности и тепловым ресурсам 11
1.2. Зависимость урожайности от влагообеспеченности, суммы эффективных температур и элементов питания опытного участка 18
1.3. Выводы 30
Глава 2. Условия и методика проведения исследований 31
2.1. Климат зоны и погодные условия в годы исследований 31
2.2. Почвенный покров Республики Татарстан и опытных участков 33
2.3.Схема опытов и агротехника 38
2.4. Методика проведения наблюдений, учетов и анализов 43
Глава 3. Предшественники 46
3.1. Состояние проблемы 46
3.2. Развитие растений 52
3.3. Фотосинтетическая деятельность растений 55
3.4. Водный и питательный режимы почвы 64
3.5. Урожайность. Структура и качество урожая 72
3.6. Экономическая и энергетическая оценка 82
3.7. Выводы
Глава 4. Основная обработка почвы 85
4.1. Обоснование проблемы 85
4.2. Развитие растений 96
4.3. Агрофизические показатели и микробиологическая деятельность в пахотном слое почвы 106
4.4. Запасы продуктивной влаги в почве 109
4.5. Питательный режим почвы 114
4.6. Урожайность. Структура и качество урожая 117
4.9. Экономическая эффективность и энергетическая оценка 124
4.8. Выводы 127
Глава 5. Удобрения 129
5.1. Состояние вопроса 129
5.2. Развитие растений 137
5.3. Водный и питательный режимы почвы 148
5.4. Урожайность и структура урожая 151
5.5. Качество продукции. Вынос элементов питания и коэффициенты их использования из почвы и удобрений 154
5.6. Экономическая и энергетическая эффективность 161
5.7. Выводы 164
Глава 6. Отзывчивость культур - предшественников пшеницы на удобрения и приемы основной обработки 166
6.1. Урожайность 166
6.2. Поражение растений корневыми гнилями 169
6.3. Выводы 172
Глава 7. Предпосевная обработка семян 173
7.1. Влияние предпосевной обработки семян растворами соединений микроэлементов на продуктивность посевов 173
7.2. Схема опытов и агротехника 184
7.3. Развитие растений 185
7.4. Фотосинтетическая деятельность растений 187
7.5. Влагообеспеченность посевов 194
7.6. Питательный режим почвы 196
7.9. Экономическая и энергетическая эффективность 214
7.10. Выводы 216
Глава 8. Агротехнические приемы оптимизации фито-санитарного состояния пшеничных агроценозов 217
8.1. Биотические факторы в пшеничном агроценозе 217
8.1.1. Почвенно-семенные инфекции 222
8.1.2. Листостебельные инфекции 233
8.1.3. Сорный компонент пшеничных агроценозов 236
8.2. Роль севооборота в контроле фитосанитарного состояния 239
8.2.1. Влияние на почвенно-семенные инфекции 239
8.2.2. Воздействие на листостебельные инфекции 242
8.2.3. Засоренность посевов 245
8.3. Оценка роли обработки почвы в интегрированных системах защиты 247
8.3.1. Влияние на почвенно-семенные инфекции 247
8.3.2. Воздействие на листостебельные инфекции 257
8.3.3. Засоренность посевов 257
8.4. Влияние минерального питания на фитосанитарное состояние... 263
8.4.1. Влияние на почвенно-семенные инфекции 263
8.4.2. Воздействие на листостебельные инфекции 269
8.4.3. Засоренность посевов 269
8.5. Влияние предпосевной обработки семян на фитосанитарное состояние посевов 272
8.6. Выводы 276
Глава 9. Оценка степени воздействия приемов агротехники на формирование урожаев яровой пшеницы ... 278
Выводы 284
Основные выводы и предложения производству 285
Список литературы 290
Приложения 336
- Определение уровня урожайности в регионе по фотометрическим показателям, биоклиматическому потенциалу, влагообеспе-ченности и тепловым ресурсам
- Почвенный покров Республики Татарстан и опытных участков
- Фотосинтетическая деятельность растений
- Агрофизические показатели и микробиологическая деятельность в пахотном слое почвы
Введение к работе
Актухи.иость темы. Производство зерна пшеницы является одним из
важнейших направлений в решении главной стратегической задачи аграрного
комплекса России — обеспечение продопольствекной ' независимости
государства. ...-
Ныне лесостепная зона Поволжья относится к числу основных
"пшеничных" регионов России, что определяет необходимость в разработке
комплексных систем управления процессами формирования' урожая яровой
пшеницы хія данных поч пенно-климатических и оргашоашюнно-
хозяйственных условий. '" *
Вспяшс возросшим уровнем техногенного загрязнения биосферы. ВТОМ числе н н сельском хозяйстве, производство растениеводческой продукции должно опираться на мобилизации всех/ прежде - всего экологически безопасных ресурсов, опрсдслягоїщьх продуктивность* растений. При этом возникает необходимость в определении характера и степени влияішя технологий возделывания сельскохозяйственных культур, не только ла продукционные процессы самого растения, но и па популяции почвенных микроорганизмов, вредителей, патогенов и сорных растений. Данный подход нашел свое отражение в концепции адаптивного земледелия.'
Адаптивные технологии позволяют стабнліонрокггь па высоком уровне
урожайность яровой пшеницы, снизить зависимость ее продуктивности от
факторов внешней среды, обеспечить рісньшсннс псепщндного прссашга, в
целом повысить конкурентоспособность зернового проіпволства. Однако
использование таких технологий возможно только ітрії 'оптимальном
сочетании приемов полевой агротехники - выбора предшественников,
системы обработок почвы и удобрении, внедрения висоюігратуктивіїьіх
устойчивых сортов, предпосевной обработки семян н іінтсірироваиной
защиты растений. Омоете с тем, комплексные исследования в данном
направлении в условиях Республики Татарстан проводились в недостаточной
степени. ''і ' '
Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическими планами Казанской государствеш'ай ссльскохозяйствсннон'акадсмни (помер государственной рспістрзшік 01,9.60 000228). На протяжении 11 лет проведены исследования по оценке влияния прсдіиествешіиков, удобрений, обработок почвы,' предпосевной обработки семян ' микроудобрешшмн, использования пестицидов на продуктіщіюсть яровой пшеницы, что и определило актуальность исследовании.
Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось
теоретическое обоснование и создание высокопродуктивных ценозов яровой
пшеницы на основе вохісйствкя' ряда" экологических факторов, а также
приемов агротехники - предшественников, основной обработки почвы,
удобрений, извести, пестншідов и хеллтпых форм микроудобрспнн (препараты
ЖУСС), для получения максимальных урожаев с высоким качотво^^рна в
условиях серых лесных почв Республики Татарстан, і U*'a ^,,:^**^-
В соответствии с помеченной келью работы били поставлены следующие
конкретные задачи: ,
- оценіпь потенциальные ресурсы роста производства зерна яровой пшеницы
в условиях Республики Татарстан к установить степень влияния на их реали
зацию абиотических н биотических экологических факторов;
-. изучить воздействие различных предшественников и приемов основной обработки почвы на процессы, определяющие формирование урожая и качест-венних характеристик зерна, и фнтосаніггарную обстановку в посевах яровой пшеницы;
- дать оценку влияния расчетных доз минеральных удобрений, известкования
и химической защитой растений на продукционные процессы яровой пшени
цы, развитие популяций фитопатогенов и сорных растений;
г разработать тсхнолопно предпосевной обработки семян яровой пшеницы новым медь-молибден-кобальтовыми хслатными мнкроудобрсниями с целью оптимизации минерального питашш растений и снижения пестниндпой нагрузки;
- провести экономическую и биоэнергетическую оценку изучаемых приемов.
Научная ионпш а. Впервые в условиях Республики Татарстан, с келью увеличения производства н улучшения качественных характеристик зерна яровой пшеницы, разработана комплексная система регулирования продуктивности пшеничного агроислоза, на основе совместного применения расчетных до) удобрений, в сочетании с известкованием кислых почв, использованием средств химической зашиты растений, в зависимости от предшественников и приемов основной обработки почвы.
Изучено воздействие предпосевной обработки семян яровой пшеницы новыми медь-молибден-кобальтовым и иолифункциоиальными хслагными составами (препараты ЖУСС) на формирование урожая и его качественные характеристики, фитосанигорное состояние посевов.
Впервые в зоие исследованы закономерности формирования различных групп фотолатогенных микромнцетов, участвующих в развитии корневых гнилей яровой тисшщы, н изучены изменения в структуре их популяции в зависимости от приемов полевой агротехники.
Защищаемые положении:
возмо-кностъ получения в условиях Среднего Поволжья на серых лесных почвах урожаев зерна продовольственной яровой пшеницы на уровне 3,3-6,3 т/га; ' '.
размещение посевов яровой пшеницы но агротехнически целесообразным предшественникам и использование отвальной обработки почвы для стабилизации урожайности и качества зерна, повышения супрсссивкости почв к ноч-вснно-ссмскным инфекциям и борьбы с сорными растениями;
пол>'чс11нсзапланировлнных>рожасвнауровнс4тс 1 га на основе внесения доз удобрений, установленных расчетно-балансовым методом, известкования почв к использования интегрированное зашиты растений;
доминирующим видом корневых гнилей пшеницы в начальные фазы разлития является гельминт оспор нозная (возбудитель — Dipolaris sorokiriiana Shoctn)
с последующим интенсивным развіггисм во второй половине вегетации фуза-
риозной гпнлн; "
- применение нових х слати их микроудобрсний (ЖУСС) для лредпосевной обработки семян с целью улучшения минерального литания растений, защиты от корневых гнилей, роста урожайности и качества зерна яровой пшеницы.
Практическая значимость работы заключается в разработке научно обоснованной технологии получения стабильных урожаев яровой пшеницы с хорошими качественными характеристиками зерна, что повысит экономичс-скую эффективность it конкурентоспособность зернового хозяйства в условиях рынка. Для практического применения разработаны агротехнические приемы контроля основных болезней и сорных растений, что позволяет существенно снизить потребность в дорогостоящих пестицидах.
Реализации результатов иселедоваїшіі. Разработанная адаптивная технология возделывания яровой пшеницы используется в хозяйствах Республики Татарстан и Республики Чувашия. Основные результаты исследований опубликованы в научных статьях в центральных журналах, сборниках научных работ, материалах научных и научно-практических конференций, используются спецналнетами при возделывании яровой пшеницы и в учебном процессе студентов агрономических специальностей.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 51 работа.
Лпроблішп работы. Результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на: ежегодных научных , конференціях профессорско-преподавательского состава Казанской государственной сельскохозяйственной академии (1993-2002 гг.); сотрудников Татарской НИИСХ'в составе НПО "Нива Татарстана" (1991-1994 гг.); научно-техническом совете Министерства сельского хозяйства и продовольствия Рссп>-блики Татарстан (1991-1995 гг.); республиканских (Казань, 1991, 1995,1996,1997,2000,2002)1! межрегиональных научно-практических конференциях (Казань, 1991,1995, Бсзснчук, 1993, Н-Новгород, 1998, Чебоксары, 2000).
Обьсм работы. Диссертация изложена на 289 страішцах машинописного текста, состоит id введения, восьми глав, выводов и предложений производству, включает 119 таблиц, 17 рисунков, 135 приложений. Список Л1ггсратуры состоит ю 543 наименовании, в том числе 40 иностранных авторов.
2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕШ [Я ИССЛЕДОВАНИЙ
Полевые опыты проводили на опытных полях Казанской государствен
ной сельскохозяйственной академии' и Татарского НИИ сельского хозяйства в
1992-2002 гг. Почва опытных участков в Таг НЙИСХ - серая лесная средне-
сутлиннстая со следующими агрохимическими показателями: содержание гу
муса 3,2%, рН солевая- 5,6, Мщг- 11, P-Os иК:0 (по Кирсанову) соответст-
вешю 23,6 и 11,8 мг на 100 г почвы. В опытах КГСХА - почва серая лесная,
гумуса 3,7%, поглощенных оснований 18,8 мг/100 г, рН солевая 5,5, гидроли
тическая кислотность 4,2, PjOs it КгО по Кирсанову соответственно 25,4 и 10,2
мгна 100 г почвы. ,
За годы исследований проведено 3 полевых опытов, объединенных в 4 блока.
В блоке I проводилось изучение различных предшественников яровой пшеницы - яровая пшешшд, горох, ячмень, овес, многолетние травы (клевер 2* летнего пользования), картофель, кукуруза на зелсиную массу.
Во 2 блоке тушись различные способи основно» обработки почвы — отвальная вспашка; безотвальная обработка; плоскорезное рыхление
В блоке 3 исследовались различные фоны минерального питания: без удобрении (контроль); навоз 40 т/га, внесение NPK. на 4 т/га зерна с учетом состава, а затем послсдсйстиня навоза; NPK. рассчитанные на 4 т/га зерна; NPK. рассчитанные на 4 т/га зерна + швесть но ГК (6,3 т/га под урожай - 1994, 1999гг.); NPK рассчитанные на 4 т/га зерна + известь но ГК (6,3 т/га) + химическая зашита но ЭПВ,
В блоке 4 проводилась .оценка эффективности предпосевной обработки семян различными препаратами - без обработок (вода); ЖУСС (Си-Со) 2 л/г, ЖУСС (Си-Со) 4 л/г, ЖУСС (Си-Мо) 2 л/т; ЖУСС (Си-Мо) 4 л/т; протравитель (фулдазол) 2 кг/г; протравитель + ЖУСС (Си-Со) 2 л/т; протравитель + ЖУСС (Си-Со) 4 л/г, протравитель + ЖУСС (Си-Мо) 2 л/г, протравитель + ЖУСС (Си-Мо) 4 л/г.
Объектами исследование служили сорта яровой пшеницы Эиита и Лада. Дозы удобрений в опытах определяли расчетно-баллнеовьш методом Фактические нормы (1992-2002 гг.) составляли -N«.)WP jw«K алу
Агромстсорологичсскнс условия вегетационного периода в годы проведения опытов складывались следуюішш образом; в 1992, 1995 н2002 гт. отмечл-лнсь острозасушливыс явления (ГТК за вегетацию -' 0,8), в 1993, 1994 и-1998 гг. характеризовались нормальным увлажнением и температурным режимом (ГТК- 1,0), в 1996, 1997, 1999, 2000 и 2001 гг. агрометеорологические условия характеризовались избыточным увлажнением (ГТК >1,0).
Дія'решения поставленных задач использовали рекомендуемые методы исследований.
Определение показателей фотосиїггстнческой деятельности растений проводили по общепринятым методикам (Ннчипоровнч к др. 1961; В. Ф. Гавриленко идр., 1975).
Агрохимические анализы почв и растений выполнены но действующим ГОСТам и ОСТам и общепринятым методикам. Определение агрофизических параметров почвы проводили общепринятыми методами,
Фіпосанитарньїй мониторинг состояния посевов проводился на основе рекомендованных ВИЗР и ВНИИФ методик.
Определение количественного и віщового состава возбудіггелей корневых гнилей в смешанных почвенных образцах по методике Всероссийского института сельскохозяйственной микробиологии - перед посевом, в фазе цветения и полного созревания на агаре Чапека.
Качественные характеристики зерна яровой пшеницы определяли по ГОСТ- 12042-80, ГОСТу - 10840 (98), ГОСТ 13586 1-68.
Статистическая обработка донных по Б. Л. Доспсхову (1985) с помощью
программ статических обработок донных для Microsoft Excel 97, корреляцион
но-регрессионный анализ с помощью программы Statistica vcr. 5.5А for Win-
(lows. .
Энергетическую оценку проводили по "Методике биоэнергетической
оценки технологии производства продукции растениеводства" под редакцией
Е. И. Базарова и Е. В. Глинки (1983). ;
Определение уровня урожайности в регионе по фотометрическим показателям, биоклиматическому потенциалу, влагообеспе-ченности и тепловым ресурсам
На рост, развитие яровой пшеницы, формирование урожая и его качество влияет комплекс экологических факторов. При этом ни один фактор не может быть заменен другим, по своему физиологическому действию все они имеют равное значение для жизни растения. Максимальная продуктивность растений формируется только, если параметры каждого из этих факторов среды будут оптимальными.
В. Р. Вильяме (1947) писал: «...Все условия жизни растений совершенно равнозначимы. Среди этих условий — свет, тепло, пища растений и вода - нет ни более, ни менее важных- все одинаково важны...».
Параметры некоторых из этих факторов человек пока не может регулировать (напряженность инсоляции по месяцам, сумма активных температур, сумма осадков и распределение их по месяцам, относительная влажность воздуха и др.), хотя они имеют очень важное, иногда решающее значение в формирование урожая.
Рассмотрим, какие требования к отдельным факторам роста и условиям произрастания предъявляет яровая пшеница.
Известно, что 90-95% сухой биомассы растений составляют органические вещества, образующиеся в процессе фотосинтеза в результате использования энергии солнечной радиации. Однако в фотосинтезе участвует не вся лучистая энергия света, а только та ее часть, которая поглощается хлорофиллом. Она находится в пределах участка видимого спектра от 380 до 720 нм и называется фотосинтетическая активная радиация (ФАР). По данным М. К. Каюмова (1977, 1982) фотосинтетически активная радиация, участвующая в процессе фотосинтеза, составляет около 45-50% общей энергии. Однако в силу особенностей биохимических реакций, протекающих в растениях, по данным А. А. Ничипоровича (1963), ФАР не может быть использована более 20-22%. Количество ФАР в конкретной географической точке изменяется в зависимости от времени года, климатических, метеорологических и других факторов.
Объективным показателем величины урожая может служить коэффициент использования ФАР.
Согласно теории высокой продуктивности посевов, разработанной А. А. Ничипоровичем (1956), посевы по средним значениям КПД ФАР подразделяют на следующие группы: обычно наблюдаемые (0,5-1%), хорошие (1,5-3%), рекордные (3,5-5%), теоретические возможные (6-8%). По его мнению, урожай 60 ц зерна с 1 га следует считать лишь удовлетворительным, 90 - хорошим и 120 ц — очень хорошим. Высокий и сверхвысокий урожаи находятся за пределами 200 ц зерна с 1 га.
В результате многолетних исследований, проведенных научно-исследовательскими учреждениями и вузами Поволжья (Каюмов, 1989), в расчеты А. А. Ничипоровича внесены коррективы, свидетельствующие о реальных возможностях использования ФАР посевами орошаемой озимой пшеницы до 4-4,5%, яровой - до 3-3,5%. При этом потенциальная урожайность сортов озимой пшеницы интенсивного типа составит до 11 т, яровой - до 7,5 т с 1 га при содержании в общей биомассе растений 40% зерна.
Количество ФАР, приходящей за время вегетации растений, изменяется от 4,19 млрд кДж/га (в северных регионах России) до 12,57-14,67 (в южных) млрд кДж/га. При средней теплопроводной способности растительной биомассы в 15713-16760 кДж/га , этого количества достаточно для получения биомассы от 12,5 до 37,5 т/га (Ничипорович, 1963) . Республика Татарстан находится в пределах 5358 - 5639 северной широты и, по данным Казанского Государственного Университета, на каждый га за вегетационный период приходит 2,93 млрд. ккал или 12,27 млрд. кДж/га фо-тосинтетически активной радиации, из них в мае поступает - 0,66 , июне -0,71, июле - 0.69 , за август и сентябрь - 0,89 млрд. килокалорий (М.К. Каюмов, 1989, 1993). При усвоении растениями пшеницы 3% ФАР и прихода ФАР за вегетацию 1,7-1,8 млрд. ккал в условиях республики можно получить в пределах 12,8-13,5 т/га урожая сухой биомассы, или 5,94-6,26 т/га при стандартной влажности.
Значит, в ближайшем будущем солнечная радиация не будет лимитировать рост урожайности в нашем регионе.
Сумма положительных температур в Татарстане составляет 2400-2600С, сумма температур выше 5 -2300-2500, выше 10 -2100-2200, выше 15 - 1400-1600. Их вполне достаточно для произрастания возделываемых культур. Среднегодовая температура воздуха 2-3"С. Самым теплым месяцем является июль (18-20С) , самым холодным январь (13-14С ниже нуля). Минимальная температура достигает - 40С. Высота снежного покрова - 40-50 см. С апреля по октябрь средние месячные температуры положительные, с ноября по март отрицательные. Средняя продолжительность вегетационного периода колеблется от 140 до 170 дней, а учитывая, что многие полевые культуры устойчивы к кратковременным заморозкам, то в условиях Татарстана могут возделываться многие полевые культуры, в том числе и яровая пшеница.
В отличие от света и тепла, которые относятся к факторам не ограничивающим урожайность яровой пшеницы, влагообеспеченность посевов определяет величину действительно возможного урожая в Республике Татарстан. Среднемноголетняя норма осадков в год составляет 460 мм, в том числе за май - сентябрь - 207 мм. (Смоляков, 1947) . По осадкам республика в Среднем Поволжье занимает промежуточное положение: в Пензенской области они составляют - 472, в Ульяновской области - 397 и Самарской области - 345 мм. Однако из-за значительного испарения, стока и прочих потерь процент использования годовых осадков на различных по гранулометрическому составу почвах республики колеблется от 42 до 88% . Для суглинистых почв, которые в республике занимают в структуре пахотных земель 94,7% , этот коэффициент в среднем равен 0.7 .
Несмотря на недостаточное количество выпадающих осадков распределяются они неравномерно во времени, особенно в период вегетации растений. Это вызывает развитие различных типов засухи и снижает урожаи. Средняя повторяемость засух составляет 35% , из них наиболее сильных - 18% (Колобов, Мухараев, 1966) . В среднем за десятилетний период (1992-2001 гг.) при средней урожайности яровой пшеницы в республики 2,4 т/га, в лучшие годы по влагообеспеченности она достигла 3,97 т/га (1997 г), а в засушливые снижалось до 1,16 т/га (1998 г).
Для характеристики степени увлажнения той или иной зоны важным показателем является гидротермический коэффициент (ГТК), равный отношению суммы осадков за период с температурой выше 10С, к сумме температур за тот же период, уменьшенной в 10 раз. Он показывает, что при одном и том же количестве осадков степень влагообеспеченности растений зависит от температуры воздуха.
Почвенный покров Республики Татарстан и опытных участков
Наши десятилетние наблюдения показали, что у яровой пшеницы на серых лесных почвах Среднего Поволжья продолжительность периода посев-всходы составляет 9-15 дней, всходы-кущение - 10-17 дней, кущение-выход в трубку - 11-17 дней, выход в трубку-колошение - 7-18 дней, колошение-цветение — 4-5 дней и цветение-созревание — 29-49 дней. В целом, продолжительность вегетационного периода колебалась от 74 до 99 дней.
Для оценки роли продолжительности межфазных периодов в формирование урожаев яровой пшеницы нами был использован множественный корреляционно-регрессионный анализ. В целом зависимость урожайности от длительности межфазных периодов определялась следующими показателями: коэффициент множественной корреляции R = 0,98, коэффициент детерминации D = 96,3% а уравнение регрессии имело вид: где у - урожайность яровой пшеницы, т/га; Х1-Х5 - продолжительность межфазных периодов (1. посев-всходы; 2. всходы-кущение; 3. кущение-выход в трубку; 4. выход в трубку-колошение; 5.колошение-цветение; 6. цветение-созревание).
Анализ полученного уравнения регрессии показал, что урожайность яровой пшеницы имеет отрицательную связь с длительностью периодов всходы-кущение и цветение-созревание, для остальных межфазных периодов отмечается положительная зависимость. Наибольшая величина коэффициента регрессии среди межфазных периодов была для периода кущение-выход в трубку. Таким образом, для повышения урожайности яровой пшеницы необходимо использовать приемы позволяющие сократить период от восхода до кущения (т. е. стимулировать кущение растений), а так же ускорить созревания зерна, при этом необходимо по возможности удлинить период интенсивного функционирования листового аппарата растений (кущение-цветение).
В целом, зависимость урожайности от продолжительности вегетационного периода выражалась коэффициентом корреляции: г = 0,01 , что говорит о низкой степени влияния продолжительности вегетационного периода на продуктивность яровой пшеницы. Кажущееся противоречие с выше полученными результатами подтверждает, что продуктивность пшеницы определяется не суммой показателей за вегетацию, а складывающимися параметрами, как внешней среды, так и внутреннего развития в отдельные фазы развития растений.
Среди абиотических факторов, особое значение приобретают эдафиче-ские или почвенные факторы. Известно, что пшеница - наиболее требовательная культура среди зерновых злаков к почвенному плодородию. Особенно хорошо яровая пшеница растет на черноземах, каштановых и темно-каштановых почвах, но может, при научно-обоснованных системах регулирования минерального питания, давать высокие урожаи на серых лесных и дерново-подзолистых почвах.
Важным резервом в формировании высокопродуктивных посевов полевых культур с хорошими показателями качества получаемой продукции является применение удобрений. Работы Д. Н. Прянишникова (1963), 3. И. Журбицко-го (1958), В. Д. Панникова (1964), А. В. Петербурского (1967), Н. С. Авдонина (1972), Д. А. Коренькова (1976), Б. А. Ягодина (1989), В. Г. Минеева (1984) составляют теоретическую основу разработки систем удобрения яровой пшеницы.
Наиболее разработанным к настоящему времени и надежным является балансовый метод расчета норм удобрений в различных модификациях (Сапожников, Корнилов, 1969; Афендулов, Лантухова, 1973; Каюмов, 1975). По этому методу норма удобрений рассчитывается на получение планируемой урожайности исходя из содержания в почве, потребности растений, коэффициентов использования из почвы и удобрений минерального питания.
Потребность в элементах минерального питания принято характеризиро-вать величиной выноса их в расчете на единицу массы хозяйственного урожая. Величина выноса элементов питания яровой пшеницы по результатам исследований различных авторов колеблется в значительных пределах: азота 32-36 кг, фосфора 11-14 кг, калия 22-26 кг на 1 т зерна и побочной продукции. Это вызвано влиянием экологических условий выращивания и сортовыми особенностями культуры (Панников, Минеев, 1977; Ягодин, 1989).
По данным А. А Зиганшина и Л. Р. Шарифуллина (1973, 1974) в условиях Республики Татарстан вынос с урожаем яровой пшеницы составляет: азота-35 кг, фосфора-12 кг, калия-25 кг на 1 т зерна.
Аналогичные величины выноса NPK, предложенные А. А. Зиганшиным и Л. Р. Шарифуллиным, с урожаем яровой пшеницы получены и на наших опытах с незначительными изменениями по годам, результаты которых будут приведены в 5 главе.
Установлено возрастание хозяйственного выноса NPK при повышении их содержания в почве и при применении удобрений. Особенно при оптимальном увлажнение корнеобитаемого слоя почвы мобилизация питательных веществ и коэффициент их использования растениями повышается (Афендулов, Лантухо-ва, 1973; Ягодин, 1989).
Изменчивость рассмотренных показателей, а также использование для расчета величины хозяйственного выноса и учет запасов элементов питания (Р и К) только пахотного слоя, безусловно, снижает точность балансового метода определения норм удобрений. Несмотря на эти недостатки, в работах А. А. Зиганшина и Л. Р. Шарифуллина (1973, 1974), М. К. Каюмова (1975,1989) и других авторов показано преимущество данного метода перед другими методами.
Для расчета норм удобрений этим методом требуются следующие исходные данные: вынос элементов питания на единицу продукции, содержание подвижных форм этих элементов в почве и намечаемых к внесению удобрениях; коэффициенты перевода элементов питания с мг на 100 г почвы в кг на 1 га (табл.8).
Фотосинтетическая деятельность растений
Рост численности населения и вызываемое данным процессам увеличение поголовья скота, а также введение в культуру растений из дикой флоры, привели к пониманию необходимости чередования «культурных» растений еще во времена древнеримской цивилизации. В Московском, Новгородском и Влади-мировском княжествах в XIII-XIV веках существовали трехпольные севообороты (Нарциссов, 1967).
В конце XVIII века И. М. Комов (1788) сформулировал теоретические основы плодосмена: «Главное искусство состоит в том, дабы учредить оборот сева различных растений так, чтобы земли не изнурить, а прибыли от нее получать сколько можно больше. Этого можно достигнуть если поочередно, то овощ, то хлеб, то траву сеять».
Так сельское хозяйство постепенно подошло к плодосмену. В России В. Р. Вильяме (1939) разработал травопольную систему земледелия, которая по его замыслу должна была кардинально решать проблемы улучшения плодородие почв, поднять урожаи зерновых, обеспечить производство технических культур, возродить зеленую кормовую площадь. Касаясь места яровой пшеницы в севообороте, В. Р. Вильяме относил ее к «мягким» хлебам, в отличие от пластовых растений (твердая пшеница, красное оренбургское просо, лен-кудряш, степной овес) и серых хлебов (рожь, ячмень многорядный, овес, тамбовское и рязанское просо). Это означало, что мягкая пшеница, дающая зерно с большим содержанием белка, могла быть высеяна в тот период, когда возникшее в залеже плодородие еще в значительной мере сохранилось, хотя уже избыток азота, вызывающий полегание, использован предшествовавшими посевами бахчи и твердых растений. То есть и здесь подчеркиваются достаточно высокие требования мягкой пшеница к уровню плодородия почвы. Разные исследователи необходимость чередования культур в севообороте объяснили по-разному. Наиболее обоснованную теорию дал Д. Н. Прянишников (1962). Положительное влияние чередование культур он объяснил химическими, физическими, биологическими и экономическими причинами. Большее внимание в исследованиях уделялось первым двум.
В. П. Нарциссов в 1982 году опубликовал труд «Научные основы земледелия», где указал, что с интенсификацией земледелия роль биологических факторов не только не снижается, а даже повышается.
Анализируя большой экспериментальный материал, полученный за последние годы, В. П. Нарциссов отмечает, что снижение урожайности в бессменных посевах происходит, прежде всего, вследствие биологических причин: возрастания засоренности, поражения посевов болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур. Аналогичного мнения придерживается и С. А. Воробьев (1968). Бессменное возделывание на одном месте растений одного вида приводит к снижению в зоне корневой системы микробного ценоза, а как следствие этого - биологической активности почвы.
До коллективизации хозяйств наша зона считалась бесперспективной для пшеницы и входила в «белое пятно». Это и понятно. По весновспашке, без удобрений и пестицидов посеянные вразброс завозные сорта не могли давать высоких урожаев и высококачественное зерно. В 1929 г. в ТАССР пшеница занимала 2,4% пашни (в 2 раза меньше гречихи), а ее урожайность составляла 470 кг/га.
Первые исследования по определению лучших предшественников для яровой пшеницы в нашей зоне были проведены В. П. Мосоловым (1955), который совместно с сотрудниками Казанского СХИ на Казанском, Бугульминском и Спасском опытных полях изучал технологию возделывания, удобрение и предшественники на различных сортах яровой пшеницы. На Казанском опытном поле на подзолистой почве в 1933-1935 гг. лучшим предшественником оказался горох, обеспечивший урожайность 1,25 т/га, по картофелю получено 1,13 т/га. На Бугульминском опытном поле опыты проводились в 1915, 1916, 1932 и 1933 гг., где яровая пшеница дала по кормовой свекле 0,86 , просу 0,91 , гороху 0,96 и по картофелю 1,04 т зерна с 1 га. В 1932-1935 гг. урожайность зерна яровой пшеницы составила в повторных посевах 1,25 т/га, по гороху 1,39 т/га, по картофелю 1,47 т/га.
На Спасском опытном поле в 1934 г. из всех предшественников наибольшую урожайность обеспечила озимая рожь по чистому пару — 2,37 т/га, по картофелю получили 1,65 т, по гороху 1,75 т зерна с 1 га.
Несмотря на неполноту схем и краткосрочность опытов, основная тенденция, получившая подтверждение в последующих опытах, была установлена: на богатых гумусом черноземах лучшим предшественником пшеницы являются пропашные, на подзолистых почвах, бедных азотом - бобовые.
Возвратившись к вопросу о предшественниках в новых производственных условиях, в процессе анализа результатов стационарного опыта с севооборотами на карбонатном черноземе Бугульминского опытного поля Ф. X. Ха-лилов (1977) установил, что в зерновом севообороте пшеница по ржи без удобрений дала 1,16 , по удобрениям - 1,39 т/га. Когда рожь шла по гороху, пшеница после ржи давала соответственно 1,24 и 1,92 т, при размещении ржи по чистому пару получено пшеницы 1,73 и 2,23 т/га. Урожайность яровой пшеницы резко повысилась в зернопропашном севообороте, когда она следовала после кукурузы - 2,04 и 2,90 т/га. Прибавка по сравнению с зерновым севооборотом составила без удобрений 830, с удобрениями - 1410 кг/га.
В 1970-х гг. Ф. X. Минушев (1974,1975) провел специальные исследования предшественников яровой пшеницы на серой лесной почве Республики Татарстан. На посевах пшеницы Саратовская 29 по чистому пару получено без удобрений 2,15 , с удобрениями 2,41 т/га зерна, горох в среднем за 5 лет обеспечил урожайность без удобрений 1,87; по N60P9oK45 - 1,99 т/га. На повторном посеве урожайность составила соответственно 1,27 и 1,38 т, по ячменю — 1,33 и 1,53, по кукурузе 1,55 и 1,73, по ржи, шедшей по чистому пару - 1,56 и 1,77, по картофелю 1,63 и 1,95, по занятому пару 1,60 и 1,76 т/га. Большое количество опытов по изучению предшественников яровой пшеницы проведено в Башкортостане.
В. К. Гирфанов (1976) в книге «Яровая пшеница» приводит производственные данные 35 районов Башкортостана за 1967-1968 гг., согласно которым урожайность яровой пшеницы составила по яровым зерновым 1,69 т/га, по многолетним травам - 1,96 т/га, кукурузе - 2,07, просу — 2,08, картофелю - 2,29, сахарной свекле — 2,39 и по чистому пару - 2,72 т/га.
Исследованиями О. X. Дергачёвой (1976) в Татарском НИИСХ установлено, что на девятый год бессменного возделывания по сравнению с размещением в севообороте, на не удобренном фоне, урожайность озимой ржи снизилась на 54%, яровой пшеницы - на 34%, ячменя - на 19%.
Агрофизические показатели и микробиологическая деятельность в пахотном слое почвы
В технологии возделывания любой сельскохозяйственной культуры важную роль играет рациональная обработка почвы.
Совокупность приемов механического воздействия на почву до посева и в процессе роста растений принято называть системой обработки почвы. Еще на заре земледелия, при первобытных, примитивных системах, приемы формирования урожайности культурных растений основывались на неосознанном использовании биологических законов природы, в том числе и создании путем приемов воздействия на почву оптимальных условий для роста и развития растений. Научные принципы системы обработки почвы в дальнейшем разрабатывались и развивались крупными учеными России (Комов, 1788; Костычев, 1885; Тимирязев, 1948, 1949; Вильяме, 1939, 1947; Мосолов, 1936,1949, 1954; Стебут, 1956; Тюрин, 1965; Воробьев, 1968; Данилов, 1982 и др.). Основы современной системы обработки почвы, применяемой в Европейской части страны, разработаны В. Р.Вильямсом (1939). Ее главные постулаты: основная обработка с осени плугами с культурными отвалами с предплужниками с предварительным лущением стерни на 4-5 см вслед за уборкой предшественника. Минимальная глубина вспашки - 20 см, глубокая -до 30, ройальная — свыше 30 см; предпосевная обработка под озимые и яровые экстирпаторами, отвальными лущильниками, волокушами, не прибегая к использованию борон; послепосевная обработка боронами, культиваторами и окучниками на пропашных культурах; боронование посевов многолетних трав после укосов и стравливаний.
Не отрицая роль других приемов обработки почвы, можно отметить, что фундаментом данного комплекса агроприемов является основная обработка. Исторически сложилось так, что главным приемом основной обработки была отвальная вспашка. И. М. Комов (1788) писал: «...пахота есть главное в земледелии дело». «Улучшение обработок, — отмечал И. А. Стебут (1956), — должно начаться с увеличения глубины вспашки земли под осень для того, чтобы земля могла в течение зимы лучше и глубже проникаться влагой и далее сохранять ее весной на пользу растений». Однако это кажущееся аксиомой положение принималось далеко не всеми, особенно в части глубокой вспашки. Одним из наиболее ярких представителей противников вспашки в России был И. Е. Овсин-ский (1899), преложивший совершенно отличную от существовавшей систему обработки и посева. В имениях, где работал управляющим, он внедрил систему обработки, основанную на мелких лущениях (5 см), обработках экстирпаторами с частым применением борон для разрушения корней сорных растений до и после посева, а также проведением посева так называемым рядовым полосным способом — без применения каких либо удобрений, которые он считал совершенно излишними при его системе.
Известный ученый русской агрономической науки П. А. Костычев (1885) писал: «...не надо забывать, что верхний слой более дорогой сравнительно с другими: в нем содержится наибольшее количество органических веществ и в нем же по преимуществу размножаются те низшие организмы, деятельность которых полезна в хозяйственном отношении. Поэтому было бы ошибочно запахивать этот слой глубоко, где полезные микроорганизмы могут быть уничтожены».
На основании большого фактического материала Н. М. Тулайков (1963) доказал возможность мелких обработок почвы в условиях Юго-Востока под основные сельскохозяйственные культуры. Однако мелкая обработка в те годы привела к резкой засоренности полей и снижению урожайности.
Между тем и работы зарубежных авторов подчеркивали, что вспашка более выгодна, чем рыхление дисковыми орудиями (Rauche, 1957; Ermich, Hof-mann, 1982).
По результатам своих исследований Т. С. Мальцев (1955) предложил безотвальную систему обработки почвы, которая предусматривала чередование глубокой безотвальной и поверхностной обработки дисковыми лущильниками. Предложенная им система обработки почвы дала новое направление исследованиям в различных зонах страны по замене вспашки другими приемами. Под руководством академика А. И. Бараева (1975) во ВНИИЗХ была разработана почвозащитная система земледелия, которая нашла поддержку 1-І. К. Шикулы (1987) и Ф. Т. Моргуна (1981). Они предлагали отказаться от отвальных орудий обработки и внедрить плоскорезную обработку с сохранением на поверхности поля стерни, соломы и других органических остатков, предотвращающих эрозию почв. Минимализация обработки также снижала энергозатраты и повышала производительность труда (Корчагин, 1980; Рабочее, 1980; Чуданов, 1984; Яковлев, 2001). Повсеместное применение минимализации приемов основной обработки почвы во многих зонах страны привело к ряду неблагоприятных последствий, таких как: резкое увеличение засоренности, распространение болезней и вредителей, ухудшение физических свойств суглинистых и глинистых почв, угнетение почвенной микрофлоры, дифференциация пахотного слоя и ухудшение пищевого режима. Но не исключалась необходимость новых исследований приемов обработки в различных зонах, на разных почвах и под определенные сельскохозяйственные культуры.
Ряд ученых (Мосолов, 1949; Розов, 1954; Горшенин, 1955) пришли к выводу, что приемы обработки почвы должны меняться в зависимости от климатических и почвенных условий, характера засоренности полей, особенностей возделываемой культуры, наличия вредителей и болезней и других свойственных зоне конкретных условий, что позже подтвердил И. П. Макаров (1984).
Крупный вклад в отечественную науку внес своими исследованиями в нашей зоне и в последствии в масштабе страны В. П. Мосолов (1954). Изучив материалы собственных исследований и существующих в различных зонах республики опытных станций, он подтвердил преимущество зяблевой обработки перед весновспашкой, ранней зяби перед поздней, его рекомендации по углублению пахотного слоя путем припашки в сочетание с органическими, минеральными удобрениями и известью имели общесоюзное значение.
Похожие диссертации на Теоретическое обоснование и приемы формирования высокопродуктивных ценозов яровой пшеницы в лесостепи Поволжья
