Содержание к диссертации
Введение
1. Влияние основных агротехнических приемов на урожайность и качество зерна озимой пшеницы (обзор литературы) 8
1.1. Особенности роста и развития озимой пшеницы и требования ее к факторам внешней среды 8
1.2. Плодородие почвы и удобрения, как фактор повышения продуктивности озимой пшеницы 19
1.3. Продуктивность озимой пшеницы в зависимости от комплексного влияния средств защиты растений 27
2. Условия и методика проведения исследований 39
2.1. Почвеино-климатические условия 39
2.2. Схема и методика проведения исследований 41
2.3. Агротехника в опыте 46
2.4. Погодные условия в годы проведения опыта 48
3. Рост, развитие и продуктивность озимой пшеницы в зависимости от приемов выращивания 55
3.1. Продолжительность межфазных периодов 55
3.2. Изменение густоты стояния растений озимой пшеницы в зависимости от приемов выращивания 57
3.3. Влияние изучаемых приемов выращивания на высоту и стеблестой растений озимой пшеницы 60
3.4. Влияние изучаемых приемов выращивания на площадь листовой поверхности посева озимой пшеницы 64
3.5. Динамика накопления сухого вещества озимой пшеницы 67
3.6. Содержание макроэлементов в растениях озимой пшеницы 71
3.7. Содержание основных элементов питания в почве 81
3.8. Засоренность посевов озимой пшеницы 88
3.9. Структура урожая озимой пшеницы 93
3. Ю.Урожайность и качество зерна озимой пшеницы 98
4. Экономическая и биоэнергетическая эффективность приемов выращивания озимой пшеницы 108
4.1. Экономическая эффективность приемов выращивания озимой пшеницы 108
4.2. Биоэнергетическая оценка приемов выращивания озимой пшеницы 111
Выводы 114
Рекомендации производству 119
Список использованной литературы 120
Приложения 154
- Особенности роста и развития озимой пшеницы и требования ее к факторам внешней среды
- Продуктивность озимой пшеницы в зависимости от комплексного влияния средств защиты растений
- Изменение густоты стояния растений озимой пшеницы в зависимости от приемов выращивания
- Экономическая эффективность приемов выращивания озимой пшеницы
Введение к работе
Актуальность темы. Производство зерна является основной отраслью сельского хозяйства и важнейшей составляющей как мировой, так и российской экономики.
Значительную часть Западного Предкавказья занимает Краснодарский край, который является одним из крупнейших производителей зерна в на-шей стране: валовые сборы зерна здесь с площади 1,6 млн. га достигают 8 млн. т и более. Традиционно основная зерновая культура на Кубани — озимая пшеница— ежегодно высевается на площади 1,1—1,2 млн. га. Средняя урожайность зерна по краю за 1985—1990 гг. составляла 42,8 ц/га, а валовой сбор — 6,5 млн. т.
В ходе проведения экономических реформ в России возник неоправ данный диспаритет цен на промышленную и сельскохозяйственную продук цию. Большинство хозяйств в стране оказались не в состоянии применять > интенсивные технологии и перешли на экстенсивный путь хозяйствования, что отрицательно сказалось на урожайности культур и плодородии почвы. Так, урожайность зерна озимой пшеницы в крае снизилась с 55,4 в 1990 до 29 ц/га в 1998 г. при уменьшении внесения удобрений соответственно с 244 до 60 кг д. в. NPK на 1 га. Вынос элементов минерального питания в настоя щее время в 5—10 раз превосходит их поступление в почву, что обусловило * снижение ее плодородия.
В связи с этим возникла необходимость в разработке альтернативных энерго- и ресурсосберегающих приемов выращивания, позволяющих реализовать потенциальную продуктивность озимой пшеницы, особенно нового сорта интенсивного типа. Внедрение этих приемов выращивания позволило бы не только повысить урожайность и качество зерна озимой пшеницы, но и улучшить экологическую обстановку и получить конкурентоспособную продукцию, что является актуальной и приоритетной задачей в развитии зернового хозяйства.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы явилось изучение и определение оптимальных агротехнических параметров выращивания озимой пшеницы по люцерне 3-го года жизни и обоснование норм использования химических средств, обеспечивающих повышение уровня потенциальной продуктивности нового интенсивного сорта Батько, получение планируемых урожаев зерна необходимого качества, воспроизводство почвенного плодородия и обеспечение экологической безопасности окружающей среды.
Для достижения этой цели в задачу исследований входило: изучить особенности роста, развития и формирования продуктивности озимой пшеницы в зависимости от уровня плодородия почвы, норм удобрений и системы защиты растений; исследовать реакцию растений озимой пшеницы на изменение условий выращивания, связанную с комплексным воздействием изучаемых приемов, а также определить долю влияния этих факторов на продуктивность фотосинтеза и другие показатели состояния агроценоза; исследовать воздействие различных приемов выращивания на содержание макроэлементов в растениях и в почве и на их вынос с урожаем, дать экологическую оценку применяемым приемам; выявить фитосаиитарное состояние агроценоза в зависимости от приемов выращивания озимой пшеницы и установить возможность снижения на него гербицидной нагрузки; определить влияние приемов выращивания на урожайность и качество зерна озимой пшеницы, а также установить корреляционные пути их взаимосвязи; определить экономическую и энергетическую эффективность исследуемых приемов выращивания озимой пшеницы.
Научная новизна. Впервые дана комплексная оценка влияния плодородия почвы, системы удобрения и защиты растений от сорняков, болезней и вредителей на урожайность и качество зерна нового сорта озимой пшеницы
Батько по предшественнику люцерна.
Экспериментально разработаны и научно обоснованы агроэкологиче-ские принципы дифференцированного подхода к выбору приемов выращивания озимой пшеницы в современных условиях.
Установлена возможность получения экологически и экономически оправданного уровня урожайности изучаемого в опыте сорта озимой мягкой пшеницы Батько по люцерне при различном сочетании основных агротехнических приемов.
Практическая ценность работы. Результаты исследований позволяют рекомендовать хозяйствам с различным уровнем экономических и организационно-технологических возможностей дифференцированный подход к выбору приемов выращивания озимой пшеницы, обеспечивающих высокую продуктивность посевов и максимальную рентабельность производства.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научных конференциях агрономического факультета Кубанского государственного аграрного университета в 2001—2004 гг., а также на IV, V и VI региональных научно-практических конференциях молодых ученых в 2002—2004 гг.
По материалам исследований опубликовано 5 статей, в которых отражено основное содержание диссертации.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 241 странице машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов, рекомендаций производству и списка использованной литературы, который включает 309 источников, в том числе 20 иностранных авторов, содержит 33 таблицы в тексте и 87 в приложениях, 7 рисунков.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту: рост, развитие и продуктивность озимой пшеницы в зависимости от уровня плодородия почвы, системы удобрения и системы защиты растений; влияние изучаемых приемов выращивания на фитосанитарное состояние посевов и содержание в растениях основных элементов питания; оценка экономической и биоэнергетической эффективности возде- лывания озимой пшеницы в зависимости от приемов выращивания.
Автор глубоко признателен и благодарен научному руководителю — доктору сельскохозяйственных наук, профессору Н. Г. Малюге за неоценимую помощь в разработке программы исследований и подготовке данной диссертации к защите, а также благодарит преподавателей, научных сотрудников и аспирантов кафедры растениеводства за помощь в проведении анализов, учетов и наблюдений в опытах и в оформлении диссертационной работы.
Особенности роста и развития озимой пшеницы и требования ее к факторам внешней среды
Пшеница — (род Triticum L.) представляет обширный и богатый формами род хлебных злаков. Число видов, составляющих этот род, не установлено. Однако, по общепринятой классификации П.М. Жуковского, опубликованной в 1957 году, пшеница представлена 22-мя видами /211/.
Корневая система пшеницы мочковатая, сильно развитая; представлена первичной корневой системой, развивающейся из зародыша, и вторичной — из узлов кущения. В зависимости от условий -произрастания корни могут проникать на глубину 1,5—2 м и более /43/. jjl Стебель — соломина, состоящая из 5—7 междоузлий. Высота его в зави симости от вида, сорта и условий произрастания колеблется от 50—70 до 200 см. Растение пшеницы способно образовывать большое количество стеблей из почек, расположенных в узле кущения /43,211/.
Лист пшеницы состоит из влагалища и листовой пластинки. На месте перехода влагалища в пластинку имеется тонкая бесцветная пленка, называемая язычком. Язычок плотно прилегает к стеблю, препятствуя проникновению во ды внутрь листового влагалища. У основания листового влагалища расположены ушки (рожки), охватывающие стебель. Язычок у пшеницы короткий, ушки небольшие, ясно выраженные, часто с ресничками /172.
Растения пшеницы образуют прикорневые и стеблевые листья. Прикорневые формируются из подземных узлов, стеблевые — на надземной части стебля. Не кустящееся растение за период вегетации образует от 7 до 12 листьев. При обильном кущении одно растение за период вегетации может сформировать 100 листьев и более /211/.
Соцветие — колос, который состоит из членистого колосового стержня и колосков. Колосовой стержень коленчатый, на каждом колене размещается по одному колоску. Колосок состоит из двух колосковых чешуи, одного или нескольких цветков. В каждом цветке по две цветковые чешуи — нижняя (наружная) и верхняя (внутренняя). Нижняя колосковая чешуя у остистых сортов несет ость. Между цветковыми чешуями находится завязь с двумя перистыми рыльцами и три тычинки. У основания завязи размещаются две бесцветные пленки — лодикулы /43,192/.
Плод — зерновка, которую в повседневном обиходе называют зерном. Размеры зерна в зависимости от вида, сорта и условий выращивания могут колебаться: длина от 4 до 8 мм, ширина от 1 до 2,2 мм, толщина от 1,5 до 3,5 мм. По отношению длины к ширине выделяют группы зерна: длинное и узкое (2,5—3,5:1), яйцевидное или овальное (1,7—2,5:1), шаровидное (1—1,5:1). Этот признак наряду с другими используется при определении сортовой принадлежности/12, 21, 43, 172, 192/.
Биологические особенности роста и развития озимой пшеницы. Продолжительность вегетации озимой пшеницы с учетом зимнего покоя колеблется от 180—200 дней на крайнем юге до 300—360 дней на севере Нечерноземной зоны европейской части страны. Без периода зимнего покоя продолжительность вегетации озимой пшеницы в зависимости от температурного режима и других факторов среды составляет 145—190 дней /211/.
В жизненном цикле озимой пшеницы выделяют 7 фаз вегетации, каждая из которых характеризуется определенными физиологическими и биохимическими процессами, обусловливающими формирование новых органов растения с соответствующими морфологическими признаками и функциями /43, 211/.
Фаза набухания и прорастания зерна при наличии соответствующих условий начинается с поглощения им влаги. Интенсивность этого процесса зависит от влажности окружающей среды и температурного режима. Для прорастания зародыша необходимо, чтобы зерновка озимой пшеницы поглотила влаги от 50% до 55% от ее массы. С повышением параметров влажности и темпера туры интенсивность поглощения влаги зерном возрастает и достигает максимума при температуре 30—35С и влажности среды 85—90% НВ. По мере поглощения влаги эндосперм в зерновке начинает активизироваться деятельность ферментов, под воздействием которых сложные химические соединения (крахмал, белки, жиры) переводятся в более простые растворимые в воде соединения (мальтозу, глюкозу, аминокислоты) которые через щиток поступают в зародыш. Органы зародыша поглощают питательные вещества, начинают увеличиваться в размерах за счет деления клеток меристематической ткани. Первыми трогаются в рост корешки, а через 1—2 дня начинает расти точка роста проростка. Интенсивность роста зависит от обеспеченности влагой и температурного режима. Для набухания зерновки при наличии влаги требуется сумма среднесуточных температур от 60 до 70С и на каждый сантиметр роста проростка до поверхности почвы и за ее пределами— 10С, Общая потребность в тепле (сумма среднесуточных температур) от начала набухания до появления всходов (2 см над поверхностью почвы) составляет около 120С. Продолжительность фазы набухания и прорастания зерна (зерновки) в зависимости от факторов внешней среды составляет от 6—10 до 20—25 дней. Зерно пшеницы, как правило, прорастает пятью корешками. Ко времени появления всходов корневая система у озимой пшеницы проникает на глубину до 15—20 см /43, 211/.
Фазу всходов обычно отмечают при появлении на поверхности почвы колеоптиле и шильца. Колеоптиле, достигнув поверхности почвы прекращает свой рост, а шильце, представляющее собой первый листок, продолжает расти и одновременно разворачивается, образуя листовую пластинку. В течение последующих 10—15 дней продолжается рост первого листа, увеличиваются в размерах листовая пластинка и влагалище. На 3—7 день после начала развертывания первого листа из его пазухи появляется в виде шильца второй лист.
Продуктивность озимой пшеницы в зависимости от комплексного влияния средств защиты растений
Метеорологические условия, плодородие почвы, агротехника и состояние развития культуры во многом определяют рост сорных растений, а также развитие болезней, численность вредителей и их энтомофагов в посевах озимой пшеницы — то есть санитарное состояние полей севооборотов, которое в свою очередь оказывает значительное влияние на урожайность полевых культур и качество сельскохозяйственной продукции и играет решающую роль в экономической эффективности возделывания культуры /131/.
Известно, например, что потери продукции растениеводства от вредителей колеблются от 5,1 до 20,7%, от болезней до 13%, а сорняки уничтожают урожай от 6,8 до 15,7% /300/.
В условиях снижения уровня культуры земледелия эффективным средством против сорной растительности является севооборот, с помощью которого можно реализовать не только потенциальные возможности данной культуры в получении растениеводческой продукции, но и эффективно регулировать ценоз сорняков/55, ИЗ, 183, 190/.
Так применение промежуточных и пожнивных посевов рапса, горчицы и редьки масличной, позволяет снизить засоренность последующих культур на 35—40%/235/.
Немаловажным приемом в регулировании засоренности полей является тщательная дифференцированная обработка почвы, которая позволяет снизить засоренность полей на 60—65% /68, 125/.
Совершенно очевидно, что при всем позитивном отношении к агротехническому методу борьбы с сорной растительностью сегодня невозможно отказаться от химического метода, который является высоко эффективным и быстро окупаемым приемом /232, 235, 236/.
В последние годы спектр используемых на озимой пшенице гербицидов значительно расширился. В то же время, основными препаратами в силу своей доступности по-прежнему остаются 2,4ДА, 2М-4Х, диален, лонтрел и его смесь с 2,4ДА и 2М-4Х. Но уже существуют формы сорных растений, устойчивые к этим гербицидам, что требует внедрения в производство новых препаратов /44, 46,65,96,120,248,289/.
В Краснодарском крае проводились испытания гербицида сатис. Он полностью подавлял горчицу полевую, гречишку вьюнковую, дискурению Софьи, мак самосейку и падалицу подсолнечника. Следует отметить что численность подмаренника и мари белой резко уменьшалась, а окупаемость препарата составила 400% /60/.
Применение линтура обеспечивало снижение засоренности посевов озимой пшеницы пикульником, фиалкой полевой, гречишкой вьюнковой на 97— 100%, обеспечивая прибавку урожая до 6,7 ц/га /252/.
В Северной Осетии наивысшую эффективность показал гербицид стара-не. Гибель сорняков была на 21,8% больше, чем при обработке диаленом и составила 95%, прибавка урожая — 7,54 ц/га. Использование смеси старане и банвела приводила к снижению сорных растений до 90,8%, а прибавка урожая составила до 5,0 ц/га. Применение смеси лонтрела и 2,4ДА было эффективнее, чем обработка лонтрелом в чистом виде /46/.
В исследованиях ВНИИЗР применение гербицида ланцет приводило к снижению засоренности посевов озимой пшеницы подмаренником цепким, пастушьей сумкой, марью белой, чистецом однолетним на 72—96%, сохраняя 4,2 ц/га зерна /283/.
Сравнительно новым приемом применения гербицидов является нанесение их на поверхность семян культурных растений способом инкрустации и дражжирования /234/.
Новое поколение гербицидов достаточно эффективно в небольших дозах и как правило, они быстро разлагаются в почве за счет ее микробиологической активности или химического гидролиза, что способствует сохранению естественной чистоты почв /189, 234/.
В Рязанской области было изучено действие гербицида трезора в дозе 1000—1300 г/га. Эффективность препарата в посевах засоренных марью белой, бодяком полевым, осотом полевым составила 94%, в том числе по многолетним двудольным сорнякам —82%, а прибавка урожая составила 5,0 ц/га /212/.
В опытах проведенных в Московской области и Приморском крае, гербициды хармони и гранстар показали высокую эффективность при внесении в дозе 20 г д. в. на 1 га, прибавка урожая по отношению к контролю составила — 2,4—3,7ц/га/193/.
Основным сроком внесения гербицидов под озимую пшеницу принято считать период от весеннего кущения до выхода в трубку. Правда, существуют новые гербициды, которые по данным разработчиков, возможно, вносить и в другие сроки. Так, немаловажный интерес представляет гербицид секатор, действие которого по некоторым данным заключается в длительном периоде применения, начиная с фазы двух листьев и до конца кущения озимой пшеницы и возможности обработки посевов при пониженных температурах, начиная с+5С/212/.
Изменение густоты стояния растений озимой пшеницы в зависимости от приемов выращивания
Основным условием образования оптимального числа колосьев в высокопродуктивном посеве является определенное число растений на единице площади, которое зависит от нормы высева и всхожести семян. При недоста точном количестве стеблей нельзя получать высокие урожаи, а в случае загущения злаки образуют мало побегов кущения и придаточных корней, в результате чего нарушаются процессы минерального питания и фотосинтеза, увеличивается возможность полегания растений и поражения их болезнями /258/.
По рекомендации авторов сорта Батько (Беспаловой Л. А., Пучкова Ю. М. и др.) оптимальная густота стояния растений формируется при высеве 5 млн. всхожих семян на 1 га.
В наших исследованиях в зависимости от изучаемых приемов выращивания густота стояния растений озимой пшеницы, при высеве 5 млн. семян на 1 га, в конце осенней вегетации колебалась от 384 до 422 шт./м (таблица 5). При этом наименьшее количество растений ози-мой пшеницы (384 шт./м ) отмечалось при возделывании ее на контрольном у варианте (000), а наибольшее (422 шт./м ) при возделывании ее на варианте без применения удобрений и средств защиты растений на фоне повышенного уровня плодородия почвы (200).
В начале весенней вегетации произошло сокращение густоты стояния растений озимой пшеницы из-за неблагоприятных условий зимы. Поэтому количество растений сохранившихся к началу весенней вегетации в среднем за три года составило 79—88% от числа взошедших. Наибольшее отмирание растений (87 шт./м2, или 21%) было отмечено на варианте без применения удоб рений и средств защиты растений на фоне повышенного уровня плодородия почвы (200), а наименьшее (48 шт./м , или 13%) при возделывании ее на контрольном варианте (000).
Дальнейшее наблюдение за динамикой густоты стояния растений озимой пшеницы показало, что за период от начало весенней вегетации до восковой спелости густота стояния растений уменьшилась в среднем по опыту на 127 шт./м2, или на 38%. При этом наименьшее отмирание растений — 101 шт./м , или 32% в этот период было при выращивании озимой пшеницы на варианте 222, а наибольшее — 138 шт./м2, или 41% на вариантах 022 и 200.
Математическая обработка полученных данных методом пошаговой множественной регрессии показала (таблица 6), что связь между густотой стояния и изучаемыми приемами выращивания была средней (R=0,49-0,68).
Наибольшее положительное влияние на густоту стояния растений в фазу кущения, выхода в трубку и колошения оказали уровень плодородия почвы и система удобрения (14,2—21,3%), в молочную и восковую спелость зерна (10,8—11,3%) — система защиты растений.
Таким образом, интенсивность изреживания посевов озимой пшеницы в течение вегетации зависит от приемов выращивания культуры. При этом основными факторами в увеличении и сохранении растений озимой пшеницы оказались уровень плодородия почвы, система удобрения и система защиты растений.
Высота растений является одним из генетических признаков сорта, тем не менее, она изменяется и под влиянием условий выращивания. Данные, полученные в нашем опыте, свидетельствуют о том, что максимальный прирост озимой пшеницы в высоту наблюдался в межфазный период выход в трубку — колошение (таблица 7).
Повышение уровня плодородия почвы, применение удобрений и средств защиты растений несколько усиливали линейный рост стеблей озимой пшеницы. В фазу восковой спелости высота растений опытных вариантов превышала контроль на 36 см. Максимальной величины (98,5 см) она достигала на варианте 222.
Математическая обработка этих данных методом пошаговой множественной регрессии показала, что существует тесная корреляционная связь (г = 0,94—0,95) между изучавшимися приемами выращивания и изменением высоты растений (таблица 8).
Экономическая эффективность приемов выращивания озимой пшеницы
В последнее время, как в России, так и за рубежом, наряду с экономической принята и биоэнергетическая оценка приемов выращивания сельскохозяйственных культур, позволяющая выбрать наиболее эффективные, энерго- и ресурсосберегающие агротехнические приемы выращивания/202, 203, 208, 209/.
Наука и практика предложили ряд методик биоэнергетической оценки агротехнических приемов, производства продукции растениеводства. Сущность их состоит в сопоставлении количества накопленной биологической энергии с затраченной антропогенной,
В наших исследованиях затраты совокупной энергии на выращивание озимой пшеницы определялись по методике, предложенной Кубанским госаг-роуниверситетом /17/. Для расчёта валовой энергии, накопленной в урожае, использовали коэффициенты содержания энергии в основной продукции.
Интегральными показателями в энергетической оценке приемов выращивания сельскохозяйственных культур являются окупаемость каждой вложенной единицы совокупной энергии выходом валовой энергии.
Нами установлено, что затраты совокупной энергии на 1 га посева на контрольном варианте были минимальными и составили 11,9 ГДж (таблица 33). Это обусловлено в первую очередь отсутствием систем удобрения и защиты растений. Последовательная интенсификация приемов выращивания озимой пшеницы от варианта 000 к варианту 333 приводила к росту энергозатрат в 4,9 раза.
Наибольшее приращение энергии (260,5 ГДж) отмечено на варианте с исходным уровнем плодородия почвы без применения удобрений с использованием средств защиты растений от сорняков (002). Это произошло благодаря довольно высокому выходу энергии с 1 га (272,8 ГДж) и относительно низким затратам совокупной энергии (12,3 ГДж). Решающую роль при этом сыграла довольно высокая урожайность, полученная на данном варианте.
Этот же вариант оказался бесспорным лидером и по биоэнергетической эффективности в целом, его коэффициент чистой эффективности составил 21,18, а наихудший результат с коэффициентом 3,27 показал вариант 333. Это подтверждают и дальнейшие расчеты. На этом варианте получен наименьший выход зерна в расчете на 1 ГДж затраченной энергии.
По затратам труда (чел. - ч) на единицу продукции лучшими следует признать варианты 000 (к), 002, 200 и 202, а худший показатель наблюдался на вариантах 111 и 333. При оценке использования жидкого топлива на 1 т зерна наиболее эффективным оказался вариант с исходным уровнем плодородия почвы без удобрений с применением гербицидов (002).
Таким образом, с точки зрения биоэнергетической эффективности следует выделить вариант, выращиваемый на исходном уровне плодородия почвы без удобрений с применением гербицидов (002), а также вариант 000.
Оценивая биоэнергетическую эффективность выращивания озимой пшеницы по годам, можно отметить, что в связи с различными погодными условиями и получением разной урожайности, отмеченные выше тенденции в показателях энергетической эффективности, сохранились во все годы исследований.
