Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы
1.1. Озимая рожь-как продовольственная культура 8
1.2. Влияние минерального питания на продуктивность и качество озимой ржи 11
1.3. Влияние протравителя на рост развития, урожайность и качество озимой ржи 16
2. Условия и методика проведения исследований
2.1 Эколого-географические особенности территории проведения исследований 19
2.2. Метеорологические условия в годы проведения исследований 25
2.3. Схема и методика опытов 30
2.4. Агротехнические условия эксперимента 34
3. Продуктивность озимой ржи в осенний и весенне-летний периоды
3.1. Особенности осенней вегетации 36
3.2. Рост и развитие озимой ржи в весенне-летний период 44
3.3. Динамика показателей фотосинтетической деятельности растений озимой ржи 47
4. Пищевой режим почвы и потребление питательных ф веществ растениями озимой ржи 57
5. Продуктивная способность озимой ржи, элементы структуры урожая и качество продукции
5.1. Элементы структуры урожайности в зависимости от применения минеральных удобрений 74
5.2. Зависимость урожайности от применения расчетных доз минеральных удобрений и протравителей 78
5.3.Технологические и хлебопекарные качества зерна 84
5.4. Экологическая оценка зерновой продукции 98
6. Экономическая и биоэнергетическая эффективность возделывания озимой ржи
6.1. Экономическая эффективность производства зерна озимой ржи в зависимости от применения расчетных доз минеральных удобрений и биопрепаратов 102
6.2, Биоэнергетическая эффективность возделывания озимой ржи 106
Выводы 112
Предложения производству 115
Список использованной литературы 116
Приложения 135
- Озимая рожь-как продовольственная культура
- Эколого-географические особенности территории проведения исследований
- Рост и развитие озимой ржи в весенне-летний период
- Элементы структуры урожайности в зависимости от применения минеральных удобрений
Введение к работе
В современном мировом земледелии рожь играет значительно меньшую роль, чем другие зерновые культуры. Валовой сбор ее зерна в мире постоянно снижается и, по данным ФАЭО, в 2000 году составил около 20 млн. тонн. Однако в ряде стран северной и центральной Европы она до сих пор остается важной продовольственной культурой. Основные производители зерна в мире - Россия, Польша, Германия и Белоруссия, на долю которых приходится 75% всего мирового сбора.
За последние 10 лет в России произошло более чем двукратное сокращение посевов ржи. Тем не менее, в мире она занимает лидирующее место как по площади посевов (34,7%), так и по валовым сборам зерна (26,5%). Однако постоянная нестабильность производства ржи привела к тому, что нас опередила Польша и почти догнала Германия. Самую низкую урожайность ржи в мире имеют Россия, Украина, Китай и Турция.
В начале XX века (1913г.) посевы ржи в России занимали 29 миллионов гектаров, валовой сбор составлял 23 миллиона тонн, на душу населения приходилосьНЗ кг зерна. В предвоенные годы посевная площадь сократилась до 16...17 млн. га, а валовой сбор зерна - до 14...15 млн. т.. В 80-е годы, благодаря экономическому стимулированию со стороны государства, посевы ржи в Российской Федерации стабильно удерживались на уровне 7,5...8,0 млн. га, а валовые сборы зерна составляли 10... 18 млн. т. После распада СССР посевная площадь в РФ сократилась и составила в 2001 году 3,8 млн. га, а валовые сборы - 6,5 млн. т., или 45 кг в расчете на душу населения.
В настоящее время посевы ржи в структуре зерновых культур РФ занимают 7,5% (в 1990 г— 12,5), а больше ее возделывается в Волго-вятском районе, удельный вес ржи составляет 20% (в 1990 г. — 33,0%).
Особенность сложившейся ситуации заключается в том, что сокращение площадей посева не сопровождается ростом урожайности. За
1996...2000 гг., по сравнению с 1991...1995 гг., урожайность ржи снизилась во всех регионах, но наиболее сильно (на 0,33 т/га) — в Центральном. Больше зерна по-прежнему производится в областях Поволжья и Урала. Не только производство зерна стало проблемой, но и система заготовки его для формирования рынка зерна. Ведь хлеб - это не одна экономика, но, прежде всего политика. Лишь те государства, в чьих закромах много хлеба могут стать экономически независимыми.
В начале реформ были созданы условия для свободного сбыта зерна товаропроизводителем. Однако отсутствие самого механизма рыночных отношений (системы взаимовыгодных договоров оплаты) уже в первые годы стадо давать отрицательные результаты. Принятые государственной Думой законы Российской Федерации «О закупках и поставках сельскохозяйственной продукции и сырья для продовольственных нужд» от 2 декабря 1994 г., «О государственном регулировании агропромышленного производства» от 14 июля 1997 г. и Указ Президента РФ от 8 апреля 1997 г. «О первоочередных мерах по предотвращению коррупции и сокращению расходов при организации закупки товаров, работ и услуг для государственных нужд» практически не выполняются как на федеральном уровне, так и в субъектах Федерации.
В то же время основные зернопро из водящие районы Нижнего Поволжья, в том числе и Волгоградская область, традиционно считались зонами выращивания высококачественного зерна озимой ржи для хлебопекарной промышленности, но засушливые агроклиматические условия, высокая стоимость удобрений и средств защиты растений привели к тому, что мы практически перестали получать высокие урожаи этой традиционно русской культуры.
Одной из главных причин отставания в производстве зерна является еще довольно низкий уровень ее урожайности. Повышение урожайности должно быть достигнуто за счет всемерного повышения плодородия почв, на основе применения научно обоснованной системы сухого земледелия, а также за счет расширения посевов более урожайных сортов этой культуры.
В настоящее время появилось много препаратов, способных при небольших затратах, обеспечивать высокую устойчивость растений к болезням и вредителям, увеличение урожайности, повышение технологических свойств зерна и т.д.
Цель исследований. Основной целью проведенных исследований являлось изучение влияния минеральных удобрений и протравителей на повышение качества произведенной продукции.
Научная новизна и достоверность. Впервые для сухостепной зоны каштановых почв Волгоградской области изучено комплексное влияние расчетных доз минеральных удобрений и протравителей на урожайность и качество зерна озимой ржи. Выявлены параметры их оптимального сочетания.
Программа исследований включала следующие направления: определить оптимальные дозы минеральных удобрений в зоне каштановых почв повышающие урожайность и технологические свойства зерна; выявить влияние протравителей на повышение урожайности и качество продукции; - дать оценку совместного действия протравителей и расчетных доз минеральных удобрений на урожаесоставляющие факторы озимой ржи; - дать биоэнергетическую и экономическую оценку данных агроприемов. Для достижения поставленной цели, найти оптимальные дозы минеральных удобрений влияющие на повышение продуктивности и качества зерна озимой ржи ставились следующие задачи: определение расчетных доз минеральных удобрений для формирования уровня урожайности озимой ржи 3,4 и 5 т/га; - изучение влияния протравителей на продуктивность и качество зерна; совместное воздействие расчетных доз минеральных удобрений и протравителей на урожайные и хлебопекарные свойства зерна; установить особенности фотосинтетической деятельности растений озимой ржи и основные параметры характеристики ее для получения различных уровней урожайности зерна; биоэнергетическая и экономическая оценка влияния протравителей и расчетных доз минеральных удобрений на продуктивность и качество зерна озимой ржи.
Озимая рожь-как продовольственная культура
Озимая рожь (Secale Cereale L.) является ценной продовольственной культурой. Это вторая по значимости культура, мука из которой идет на приготовление хлеба. Она относится к важнейшим продовольственным культурам, особенно в районах с ограниченным возделыванием пшеницы. Ржаной хлеб отличается специфическим ароматом и вкусом. По вкусовым качествам, перевариваемости и усвояемости ржаной хлеб уступает только л пшеничному. Ржаной хлеб по составу и свойствам гармонично дополняет хлебные изделия из пшеничной муки. Место ржаного хлеба в меню большинства населения нашей страны закреплено вековыми традициями. Проросшее зерно ржи (красный ржаной солод) используют в качестве вкусовой добавки при производстве некоторых сортов ржаного хлеба и хлеба из смеси пшеничной и ржаной муки (Р.Б. Нурлыгаянов, 2001).
Зерно ржи используют в пищевой промышленности при переработке в муку для выпечки ржаного хлеба, который характеризуется высокой калорийностью, хорошими вкусовыми свойствами, уступая по этим показателям только пшеничному хлебу.
Основным показателем качества товарного зерна ржи, , характеризующим ее технологические свойства, является состояние углеводно-амидного комплекса ржи, которое во всех странах товарного производства ржи определяется числом падения с помощью приборов, выпускаемых шведской фирмой «Пертен Инструмент» (FN 1500, T-N 1800), а в России приборы НУП-3, включенные в госреестр и серийно выпускаемого нашей промышленностью. В стандарты же зерно ржи и продукты его переработки внесены предельно допустимые нормы по этому показателю, ниже которых зерно или мука не пригодны для использования на продовольственные цели (Л.И. Кузнецова, 2004).
Зерно ржи менее богато белками, чем зерно пшеницы. Среднее содержание белка составляет 9,9%. Белки ржи полноценны, содержание альбуминов и глобулинов в них составляет 40...50% от массы азотистых веществ.
Клейковина образуется при помощи глиадина и глютенина, но имеет очень низкое качество, что и влияет на ржаное тесто - оно менее эластично, и на хлеб - он с меньшей пористостью.
Общее содержание углеводов в зерне ржи составляет в среднем 70,9%, в том числе крахмала- 54,8%, содержание сахара-4...8%, т.е. больше чем в зерне пшеницы.
Характерной особенностью химического состава ржи является довольно высокое содержание слизей - 1,5...2,5 %, в составе которых преобладающими являются высокомолекулярные углеводы. Клетчатка в зерне ржи составляет в среднем 1,9 %, это значительно (в 1,5 раза) меньше, чем в зерне пшеницы, за счет того, что оболочки ржи имеют меньшую зольность, чем оболочки зерна пшеницы. Содержание жира в зерне ржи составляет 1,6 %, что на уровне зерна пшеницы. Однако жир у зерна ржи имеет большее количество ненасыщенных кислот.
В состав зерна ржи входят стерины и фосфатиды, которыми особенно богат зародыш. В зерне ржи уровень минеральных веществ примерно такой же, как у зерна пшеницы и составляет в среднем: Mg - 22, К - 424, Са - 59, Mr - 120, Fe - 5,4 мг. Зерно ржи богато витаминами: В і - 0,44, В2 - 0,20, РР -1,30 мг. Энергетическая ценность зерна составляет 320 ккал, что на уровне или несколько выше, чем у зерна пшеницы (Л.И. Кедрова, 20004).
Цвет зерновки ржи чаще всего зеленый, серо-зеленый, реже желтый, коричневый или фиолетовый. У зерновок ржи более развиты оболочки, зародыш и алейроновый слой, чем у пшеницы и соответственно меньшая доля от массы зерна приходится на эндосперм (72...74 % против 81...83 у зерна пшеницы).
Рожь в отличие от пшеницы является перекрестно-опыляющимся растением. Различают виды культурной, сорно-полевой и дикой ржи. Культурная рожь является однолетним растением. Дикие виды имеют как однолетние, так и многолетние формы. Рожь характеризуется высокой зимостойкостью, меньшей требовательностью к условиям произрастания, чем пшеница. Одновременно она, развивая с осени мощную корневую систему, легче переносит засуху (И.М. Скурихин, В.А. Шатерников, 1984).
В исследованиях П.В. Хатько (1972) отмечалось, что озимая рожь имеет большое значение в севообороте, как предшественник, является быстрорастущей и затеняющей культурой — она вытесняет из посевов сорную растительность, а также, имея мощную корневую систему, оставляет большое количество растительных остатков в почве по сравнению с другими зерновыми культурами.
В условиях зерно-парового севооборота, когда имеет место преобладание зерновых культур, роль озимой ржи возрастает, так как ее можно сеять как монокультуру (И.Г. Хабибуллин, 1982). Производственная практика показывает, что исключение озимой ржи из севооборота негативно отражалось на земледельческой отрасли. Значительно осложняется борьба с сорной растительностью (М.Ф. Бичко, 1986).
В Нижнем Поволжье в зоне каштановых почв, где находится и Волгоградская область, где преобладает резко континентальный климат, по исследованиям К.Г. Шульмейстера (1975), М.Н. Ракутина (1979), Н.И.Кузьмина (1971), В.И. Пожилова, П.А. Смутнева (2000), озимая рожь успешно конкурирует с озимой пшеницей.
Эколого-географические особенности территории проведения исследований
СПК «Исток» Быковского района Волгоградской области находится в острозасушливой зоне. Климат отличается резкой континентальностыо. По географическому положению он расположен в правобережье Волго-Донского и Иловлинско-Волжского междуречья и левобережной части реки Волги. Гидротермический коэффициент составляет 0,5...0,65. Сухостепная зона каштановых почв - самая крупная в Волгоградской области и занимает 44% сельхозугодий и 42,7 % пахотных земель.
Лето здесь жаркое, сухое с частыми суховеями, зима холодная, малоснежная. Среднегодовая температура воздуха составляет +7,7С, амплитуда среднесуточных температур 30...32С. Характерной особенностью ветрового режима является частая повторяемость воздушных потоков восточных и юго-восточных румбов.
Годовое количество осадков составляет в пределах 260...400 мм. Е положительных температур выше L0C - 2900...3200.
Весна наступает в конце марта. Быстро происходит нарастание среднесуточных температур воздуха, переход этих температур через 5С происходит в первой половине апреля, через 10С — в третьей декаде этого месяца. Такое быстрое повышение температур в весенний период способствует успешному проведению весенне-полевых работ, но в это время создаются неблагоприятные условия по обеспеченности посевов влагой. Прогревание верхнего слоя почвы на глубину 0,05.,,0,10 метра до 10 С, необходимого для прорастания семян, наступает в третьей декаде апреля.
Быстрое повышение температуры связано с одновременным усилением ветра, которое ускоряет таяние снегов и иссушение почвы. Незначительное количество снега и весенних осадков, высокая испаряемость и большая скорость ветра, превышающая 5 м/с, приводят к острому дефициту влажности почвы.
Абсолютный максимум температуры приходится на июль-август и достигает +45С. Дожди летом бывают ливневого характера. Поэтому, несмотря на то, что больше половины осадков выпадает в теплый период года, хорошего наполнения влаги в почве они не дают. Повышение влаги идет за счет осенне-зимнего сезона. Среднегодовой запас продуктивной влаги в метровом слое почвы к началу сева яровых культур составляет 90...130 мм.
Волгоградская область относится к регионам с повышенной скоростью ветра. В среднем за год бывает от 20 до 30 дней с сильными ветрами - более 15 м/с, максимальная скорость ветра достигает 35 м/с. В середине лета ветра такой интенсивности способствуют полеганию всходов.
Осень наступает в середине сентября, когда начинается значительное снижение температуры воздуха и возможны первые осенние заморозки.
С наступлением отрицательных температур начинает появляться снежный покров, высота его колеблется - 0,10-0,11м. Абсолютный минимум температур достигает -40С. Средняя продолжительность периода с устойчивым снежным покровом достигает 80...95 дней. В зимнее время наблюдаются часто циклоны, которые вызывают потепление, в результате часть снега сходит с полей, в этот период выпадает 30...35 % осадков годовой нормы. В конце марта заканчивается снеготаяние, начинается оттаивание почвы, которое полностью завершается в первой декаде апреля. Несмотря на раннее наступление весны заморозки в этом регионе отмечаются до начала мая.
Почвенный покров сухостепной зоны каштановых почв по данным Е.Т. Дегтяревой и А.И. Жулидовой представлен каштановыми почвами в комплексе с солонцеватыми пятнами от 10 до 75 %, мощность гумусового горизонта в слое 0,0...0,25 м от 2 до 3 %, общего азота - 0,13...0,19 %, валового фосфора до 0,12 %. Обеспеченность гидролизуємьш азотом - 9,6 мг/100 г почвы (средняя), подвижными соединениями фосфора- 1,29 мг/100 г почвы (низкая), калия — 35,68 мг/100 г почвы (высокая). По механическому составу она отличается большой пестротой: глинистые и тяжело суглинистые почвы занимают 72 % пахотных почв каштановой зоны. Реакция почвенного раствора близка к нейтральной (рН — 6,5...7,5). Водно-физические свойства каштановых почв, по сравнению с черноземами, постепенно ухудшаются: повышается плотность, снижается водопроницаемость, что при избытке увлажнения приводит к заплыванию почвы. Это требует особого подхода к агротехнике.
Почвы СПК «Исток» Быковского района относятся к типичным каштановым почвам. В соответствии с классификацией почвенного института им. Докучаева этот тип почв можно отнести к низко обеспеченным доступным азотом, среднеобеспеченным подвижным фосфором и высокообеспеченным обменным калием.
Почвенно-поглощающий комплекс опытного участка насыщен кальцием и магнием, емкость поглощения невысокая, сумма поглощенных оснований достигает 22,01м-экв/100 г почвы и уменьшается вниз по профилю. Это связано с содержанием гумуса (табл.1).
Рост и развитие озимой ржи в весенне-летний период
Структура урожая — это соотношение между основными органами растения, определяющими продуктивность посевов зерновых культур, доля участия товарной части в общей величине урожая. Определяется отношением посевов к моменту уборки и образует взаимодействие составляющих организма в процессе его формирования с учетом количественных и качественных изменений отдельных органов. Познание закономерностей формирования урожая отдельных культур, изучение структуры урожая в связи с условиями выращивания позволяют вскрыть слабые звенья в принятой системе агротехнических мероприятий, постоянно совершенствовать агротехнику, в наибольшей мере используя природные условия для получения высокого урожая, активно формировать урожай, придавая ему нужную структуру. Изучение закономерностей формирования урожая, его структуры, необходимо для целенаправленного управления продуктивностью растений в посевах.
Формирование урожая происходит под воздействием сложного комплекса условий, каждое из которых оказывает определенное влияние на его величину и качество. Рассмотрение основных факторов фотосинтетической деятельности растений в посевах показывает, что любой агротехнический прием, направленный на повышение урожайности, эффективен в том случае, если он обеспечивает быстрое развитие и достижение больших размеров площади листьев, повышает продуктивность фотосинтеза и сохраняет их в активном состоянии возможно более длительный период времени, способствует наилучшему использованию продуктов фотосинтеза на формирование урожая. Один из главных приемов повышения урожайности в богарных условиях является применение минеральных удобрений.
Представление о посеве озимой ржи как единой системе, обеспечивающей наиболее эффективное использование энергии солнечного света и высокую продуктивность фотосинтеза, подчеркивает важное значение проблемы правильной конструкции посевов, размеров и конфигурации площади питания и т.д.
Вносимые в почву минеральные удобрения под посев озимой ржи, оказывали существенное влияние на структурные элементы формирования урожая. Наиболее крупный колос сформировался в 2004 году (табл. 18).
Продуктивная кустистость оставалась невысокой, в том числе и на вариантах с применением удобрений (N120P78 — 1=.90). Однако количество колосков в каждом колосе на вариантах с применением удобрений превышало на2...9 контрольный вариант.
Количество зерен в колосе на удобренном варианте тоже превышало содержание зерен в колосе на вариантах естественного плодородия почвы. На контрольном варианте отмечалась череззерница и пустоколосость, отсюда в этом колосе, в среднем за годы проведения исследований насчитывалось 31 зерно, в то время как на вариантах с применением расчетных доз минеральных удобрений под планируемый урожай 4,0 т/га - 33 зерна, а на варианте комплексного действия минеральных удобрений и протравителя Раксил — 35.
Особенная мелкоколосость и мелкоозерненность в посевах отмечалась на неудобренных вариантах и на вариантах с применением протравителей и удобрений в 2003 году.
В 2004 году отмечалось значительное превосходство по содержанию зерен в колосе на вариантах с применением расчетных доз удобрений и протравителей. Проведенные исследования показали, что именно в этом году в период «посев-прекращение вегетации», когда устанавливалась теплая погода с осадками, благоприятно влияла на развитие посевов озимой ржи (осадки, температура почвы и окружающего воздуха и т.д.). Однако осенне-зимний период 2002 и 2003 г.г. неблагоприятно сложился для перезимовки озимой ржи, что в конечном итоге негативно отразилось на формировании элементов структуры урожайности, именно в этот год она была наименьшей. Низкая температура, которая при благоприятной влажности почвы, определяла темпы роста и развития растений.
Элементы структуры урожайности в зависимости от применения минеральных удобрений
Экономическая оценка агропроизводства основана на его доходности. Но нередко доход от применения тех или иных средств интенсификации сопровождается неблагоприятными экологическими последствиями (засоление, заболачивание почв, загрязнение продукции и окружающей среды и т.д.), устранение которых требует дополнительных затрат. Для того, чтобы избежать экономии на мероприятиях по охране труда, необходим не только экономический механизм оценки, но также энергетические, социальные и экономические анализы агросистем, позволяющие взвесить значение различных факторов интенсификации и наметить пути повышения степени загрязнения солнечной энергии и сокращения удельных затрат энергии невосполнимых источников.
Производство зерна занимает важное место среди других отраслей растениеводства. Зерно озимой ржи является, наряду с пшеницей, одной из основой для питания населения, потому что идет на приготовление хлебобулочных и макаронных изделий. Поэтому увеличение производства зерна с меньшими затратами является проявлением экономической стабильности развития страны.
Проблему повышения урожайности озимой ржи и улучшения качества зерна можно решить путем внедрения новых элементов технологии ее выращивания. По сообщениям А.В. Пухальского (1988) в ОПХ «Казан гул овс ком» Башкирского НИИ земледелия и селекции, при возделывании озимой ржи сорта Чулпан по обычной технологии, получена урожайность 4,67 т/га, а по интенсивной 5,22 т/га. В колхозе им.Кирова Арского района республики Татарстан, соответственно 2,7 и 4,9 т/га. В совхозе «Уртосульский» Буздянского района республики Башкортостан с площади 160 гектаров собрано по 6,85 т/га зерна.
Повышение экономической эффективности производства в основном сводится к получению максимального количества валовой и товарной продукции при низкой себестоимости и наименьших затратах труда в расчете на каждый гектар пашни. Экономическая эффективность в общем виде представляет собой сопоставление полученного результата с использованными ресурсами или затратами. Расчет экономической эффективности производства на основе сопоставления его результатов как с объемом затрат живого и общего труда, так и объемом использованных производственных ресурсов обусловлено тем, что результат производства характеризуется производственными затратами, а также величиной ресурсов, использованных в производственном процессе.
Экономическая эффективность производства сельскохозяйственных культур определяется с помощью следующих показателей: урожайности, производительности труда, себестоимости продукции, чистого дохода на гектар, чел/час, на рубль затрат и уровнем рентабельности. Последняя (рентабельность) в свою очередь означает, что выручка за полученную продукцию превышает затраты на ее производство. Данный показатель определяется отношением прибыли к стоимости реализованной продукции, выраженной в процентах.
В зоне рискованного земледелия одним из наиболее эффективных способов увеличения производства зерна озимой ржи является внедрение в производство экологически чистых технологий в сочетании с повышением качества продукции, которые в данном случае рассматриваются как средство производства. Это приводит к снижению себестоимости, повышению прибыли с единицы площади и на вложенный рубль производственных затрат, благоприятно влияет на экономику и рентабельность хозяйства любой формы собственности.
В наших исследованиях применение расчетных доз минеральных удобрений в сочетании с протравителями способствовало существенному повышению продуктивности посевов, более полному использованию климатических ресурсов, направленному на повышение урожайности, улучшению качества зерна и повышению экономической эффективности выращивания озимой ржи в зоне каштановых почв Волгоградской области.
