Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы по состоянию изученности проблемы 7
1.1. История возделывания и биологические особенности нута 7
1.2. Состояние изученности сроков, норм и способов посева нута 20
Глава 2 . Условия и методика проведения исследований 28
2.1. Почвенно-климатические условия места проведения опытов 28
2.2. Методика и схема опытов 38
2.3. Агротехника в опытах 41
2.4. Метеорологические условия в годы проведения опытов 42
Глава 3. Формирование урожая нута в зависимости от сроков, норм и способов посева 45
3.1. Фенологические показатели и продолжительность межфазных периодов 45
3.2. Динамика линейного роста растений 46
3.3. Густота стояния растений 51
3.4. Засоренность посевов 53
3.5. Динамика накопления надземной биомассы 57
3.6. Динамика развития корневой системы 61
3.7. Динамика формирования листовой поверхности 67
3.8. Чистая продуктивность фотосинтеза 70
3.9. Структура урожая и качество семян 73
3.10. Урожайность нута в зависимости от приемов возделывания 80
3.11. Биохимический состав растений 86
Глава 4. Водопотребление нута при разных сроках, нормах и способах посева 89
Глава 5. Экономическая и биоэнергетическая оценка приемов возделывания нута 96
5.1. Экономическая эффективность разных сроков, норм и способов посева нута 96
5.2. Биоэнергетическая оценка сроков, норм и способов посева нута 100
Выводы 105
Предложения производству 108
Список литературы 109
Приложение 127
- История возделывания и биологические особенности нута
- Почвенно-климатические условия места проведения опытов
- Фенологические показатели и продолжительность межфазных периодов
- Экономическая эффективность разных сроков, норм и способов посева нута
Введение к работе
Актуальность темы. Основным путем решения белковой проблемы является увеличение производства растительного белка за счет возделывания бобовых культур.
Современное сельскохозяйственное производство располагает достаточно большим разнообразием видов и сортов зернобобовых культур. Однако в соответствии с требованиями адаптивно-ландшафтного растениеводства необходимо выбирать те из них, которые наиболее полно отвечают почвенно-климатическим условиям зон и современному уровню земледелия в целях максимального сбора продукции с единицы площади.
В условиях Зауралья Республики Башкортостан (РБ), где главным лимитирующим фактором жизнедеятельности растений является влага, перспективной бобовой культурой по биологическим особенностям является нут. Эта культура многостороннего использования. Он более засухоустойчив, устойчив к болезням, не полегает и позволяет проводить уборку как прямым комбайнированием, так и раздельным способом. Бобы нута при созревании не растрескиваются. Несмотря на ряд преимуществ, в настоящее время он имеет небольшое распространение. Попытки выращивания нута в отдельных хозяйствах зачастую не увенчались успехом из-за недостаточной разработанности технологии возделывания.
Цель исследований состояла в разработке технологических приемов возделывания нута на черноземах обыкновенных Зауральской степной зоны РБ. Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:
изучить особенности формирования урожая и качества нута в зависимости от приемов возделывания;
установить водопотребление нута при разных сроках, нормах и способах посева;
- установить оптимальные сроки, нормы и способы посева нута;
-дать экономическую и биоэнергетическую оценку приемов возделывания нута.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые в условиях обыкновенных черноземов степного Зауралья Республики Башкортостан выявлены оптимальные сроки, нормы и способы посева нута.
Практическая значимость заключается в реализации принципов адаптивного растениеводства путем возделывания нута, позволяющего получать урожай семян 15-20 ц/га в засушливых условиях степного Зауралья Республики Башкортостан
Защищаемые потожения:
1. Продуктивность, структура урожая и посевные качества семян нута формируются под совокупным влиянием природных факторов и приемов возделывания (сроков, норм и способов посева),' определяющих рост, развитие нута, формирование надземной и корневой биомассы, густоты стеблестоя, площадь листового аппарата, эффективность использования почвенной влаги.
2 Оптимальными для производства товарного зерна нуга в условиях степного Зауралья РБ являются ранние сроки посева обычным рядовым способом нормой высева 0,6 млн. всхожих семян на 1 га.
|
Г1>& НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА
3. Для получения семян нута с высокими посевными качествами следует применять ранние посевы нормой 0,4 млн. штук семян на 1 га и шириной междурядий 15 и 30 см.
Результаты исследований прошли производственную проверку в степном Зауралье. Они внедрены в ООО «Агрокомплекс - Союз» Баймакского района РБ на площади 23 га.
Основные результаты исследований докладывались на заседаниях кафедры кормопроизводства Башкирского ГАУ (2000...2004 гг.); кафедры экологии Сибайского института БашГУ (2000...2004 гг), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и научных сотрудников (2001...2004 гг.); на республиканских, Всероссийских и Международных научно-практической конференциях и симпозиумах (Пущино, 2001; Уфа, 2000, 2001, 2002, 2003). По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 186 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству, содержит 10 таблиц, 11 рисунков, 55 приложений. Список использованной литературы включает 224 наименований, в том числе 13 зарубежных авторов.
История возделывания и биологические особенности нута
Начало XXI столетия отмечается обострением проблемы продовольственной безопасности. В России эта проблема стоит достаточно остро, решение ее связано с разработкой экологически ориентированного сельского хозяйства и адаптивного подхода (Жученко, 1990, 1993). Адаптивный подход в растениеводстве предполагает ведение «сухого земледелия», подбор видов и сортов культурных растений, которые позволяют наиболее эффективно использовать агроресурсный потенциал конкретной природно-сельскохозяйственной зоны региона (Миркин, Горская, 1989; Миркин, 1997; Миркин и др., 1999; Садохин, 2000; Суюндуков, 2001; Хасанов и др., 2002).
В этой связи в условиях с ярко выраженной периодически повторяющейся засухой перспективным является возделывание культур, которые наиболее адаптированы к экстремальным условиям. Одной из таких культур является нут, о перспективности которого в разные годы отмечали видные русские ученые (Вавилов, 1922; Константинов, 1926, Прянишников, Якушкин, 1938).
В настоящее время основной зернобобовой культурой в Республике Башкортостан и в степном Зауралье является горох. Однако в последние годы площади посевов гороха резко сократились. Основными причинами этого являются сильная повреждаемость его вредителями, полегаемость посевов, растрескиваемость бобов, отсутствие необходимой специальной техники, что в комплексе приводит к существенному снижению урожайности семян.
В такой ситуации особенно возрастает значение нута, который по многим биологическим и технологическим особенностям представляет практический интерес. Главные его преимущества состоят в том, что он не повреждается гороховой зерновкой, обладает высокой засухоустойчивостью, гарантирующей получение урожая в самые засушливые годы (Гуляев, 1946; Малинина, 1947, 1950; Кулжинский, 1948; Прянишников, 1965; Олейник, Шукурлаев, 1970). Прямостоячий неполегающий стебель обеспечивает механизированную уборку урожая без потерь. Бобы при созревании не осыпаются и не растрескиваются.
Наиболее ценным качеством семян нута является высокое содержание в них белка и жира. Содержание разных веществ в семенах нута колеблется в значительных пределах, что зависит от климатических условий района возделывания, особенностей вегетационного сезона, условий питания, агротехники и сорта. Так, содержание белка в семенах колеблется от 12.6 до 31,2%, жира от 4,1 до 7,1%, безазотистых экстрактивных веществ от 47 до 60% и золы от 2,4 до 5% (Княгиничев, Гроссман, 1938; Гуляев, 1946; Милов, 1952; Смирнова-Иконникова, 1952, 1962; Мирошниченко, Павлова, 1953; Койнов, 1968; Енкен, 1971; Алексеева, 1972; Коновод, 1976; Сысоев, 1977; Лупашку, 1980; Войтенко, 1981; Голопятов, 1985; Kande, 1967). По содержанию жира нут значительно превосходит горох, чечевицу и чину (Гущин, 1947; Смирнова-Иконникова, 1960). Важным свойством семян нута является высокое содержание в них витаминов А и В], кальция, крахмала и низкое - клетчатки (Гуляев, 1946; Тер-Аванесян, 1961;Койнова, 1968; Смирнова-Иконникова, I960,1971).
Высокая ценность нута как бобовой культуры обусловлена также качеством белка, содержащего незаменимые аминокислоты. Наиболее значимыми из них являются метионин, содержащий серу, триптофан, тирозин, аргинин, гистидин и лизин. В семенах нута содержание метионина составляет 1,6-2,2% (на сухой обеззоленный белок), лизина - от 2,2 до 6,1% (Клименко, Григорча, 1970; Енкен, 1971; Смирнова-Иконникова, 1971). Нут используют для продовольственных и кормовых целей. Семена нута употребляют в пищу обычно в вареном, реже жареном виде как лакомство. По разваримости семена нута несколько уступают гороху. М.К.Фирсова (1947) отмечала, что разваривание нута можно ускорить, предварительно замачивая семена в соленой воде. Семена используют для приготовления супов, вторых блюд, гарниров, пирожков и национальных кушаний. Из жареных дробленых семян нута приготовляют брикеты с томатом и сладкие брикеты в смеси с кишмишем, кунжутными семенами или грецким орехом. Многосторонние возможности использования нута для пищевых целей подробно описаны В.Р.Гуляевым (1946). На основе многочисленных исследований автор установил, что нут можно употреблять в пищу в вареном, жареном виде, можно консервировать отдельно или вместе с мясом, использовать при приготовлении вареной и полукопченой колбасы в виде добавки. Им изучалась также возможность использования нутовой муки в кондитерской промышленности (в качестве наполнителя в шоколад, добавки при изготовлении макарон, при выпечке пшеничного и ржаного хлеба, сдобы, приготовлении ванильных сухарей, ванильных пряников, кексов, пирожных, коврижек» печений). Из муки нута в чистом виде или в смеси с молочным порошком приготовляют питательную кашу для детей.
Очень хорошим считается кофе, приготовленный из нута. В ряде мест, например, в Индии, в Азербайджане нередко кислоты нута используют вместо уксуса и для приготовления прохладительных напитков (Кулжинский, 1948). Зеленые семена нута употребляют в пищу как ранний овощ.
Почвенно-климатические условия места проведения опытов
Климатические условия степного Зауралья в значительной степени определяются наличием Уральских гор, которые занимают восточную часть территории республики. Вытянутые с севера на юг, они являются естественной преградой господствующему западному переносу воздушных масс. Режим увлажнения определяется главным образом циклонической деятельностью и особенностями рельефа территории. Наличие Уральского хребта приводит к увеличению осадков в предгорной части территории и уменьшение их в Зауралье. Восточные склоны Уральских гор получают на 150-200 мм осадков меньше, чем западные. Наименьшее количество осадков выпадает в юго-восточной части республики. Теплые, несущие осадки морские воздушные массы до проникновения в эту зону успевают преобразоваться в более сухие и континентальные, что обуславливает высокую температуру воздуха и засушливость лета (Богомолов, 1954; Кузнецова, 1976; Хазиев, Мукатанов и др., 1995).
Среднегодовая температура воздуха в Зауралье равна +2,1 С. Сумма температур за период активной вегетации растений в зоне равна 2000-2200С. Продолжительность периода вегетации составляет 127-136 дней, в том числе безморозного 100-120 дней. Для степного Зауралья характерны малоснежные зимы. Величина снежного покрова к 20 декабря составляет 10-11 см., 20-28 февраля - 20 см. Это приводит к глубокому промерзанию почвы, что создает благоприятные условия для развития поверхностного стока весенних снеговых вод и снижает почвенные запасы влаги. Господствующими ветрами являются юго-западные и западные (Кузнецова, 1976).
Степное Зауралье - это наиболее засушливый район республики, что связано в первую очередь с высокой испаряемостью влаги в степях в летний период. Открытость пространства, высокая солнечная инсоляция и непрерывное воздействие господствующих ветров обуславливают низкую способность черноземов удерживать влагу в летнее время года. По данным Г.Т.Селянинова (1961) величина испарения в степной зоне составляет 10-15 мм в сутки, на каменистой степи этот показатель достигает до 20 мм/сутки (Селянинов, 1961; Кузнецова, 1976; Чибилев, 1998).
Рельеф Зауральской степной зоны очень сложный. По С.Н. Тайчинову, П.Я. Бульчуку (1975) она делится на низкогорный степной и равнинно-степной подрайоны. Первый подрайон представляет длинную, вытянутую в меридиональном направление полосу восточных предгорий Южного Урала, ограниченную на западе хребтами Крыкты и его южным продолжением Ирандык, включая кроме того, межгорную долину, образуемую хребтами Уралтау и Ирандык верхнего течения р. Сакмары. Местность подрайона равнинной степи представляет равнину, довольно часто осложненную холмами и озерными впадинами. Высота местности от 400-470 м. на севере понижается до 320-350 м. на юге.
Узкая полоса Зауральской равнины имеет общий наклон к востоку и долине р. Урал. Она простирается вдоль границ Башкортостана с Челябинской и Оренбургской областями и целиком включается в степную зону.
Почвы. Для степного Зауралья Башкортостана характерна неоднородность и сложность почвенного покрова, которая обусловлена разнообразием геологических отложений и состава почвообразующих пород. Вся предгорная полоса сложена вулканическими породами: порфиритами, андезитами, диабазами, туфами, туфобрекчиями. Вулканогенные породы встречаются и в южном Хайбуллинском районе. Морские трансгрессии и отступления юрского, затем третичного морей оставили в наследство засоленность грунтов. Преобладающая часть Зауралья сложена породами девонской системы. На них местами накладываются четвертичные отложения. На юго-восточной окраине Учалинского района развиты магматические породы кислого состава. Отложения каменноугольной системы тянутся вдоль восточной окраины равнинных степей. На ряде участков они перекрыты отложениями третичной и четвертичной систем.
Разнообразие геологических отложений обуславливает богатство почвообразующих пород элементами питания растений, особенно микроэлементами. Высокое содержание легкорастворимых солей от третичных отложений в условиях засушливого климата способствует образованию солонцовых почв. Возникновению солонцовых процессов способствует также высокое содержание полевых шпатов в составе вулканогенных и метаморфических пород, выветривание которых приводит к обогащению среды натрием.
Наиболее отчетливо влияние почвообразующих пород на свойства почв обнаруживается в условиях более сухого климата. На карбонатных делювиальных и элювио-делювиальных отложениях сформировались черноземы обыкновенные, которые севернее и ближе к предгорной полосе сменяются черноземами выщелоченными.
В связи со сложностью условий почвообразования почвенный фон Зауралья характеризуется большим разнообразием типов и разновидностей. Структура почвенного покрова отличается большой пестротой. В полосе расчлененных предгорий преобладают маломощные грубоскелетные почвы и черноземы, преимущественно выщелоченные. В южной части Зауральской равнины распространены относительно малогумусные черноземы южные, обыкновенные и солонцеватого порядка.
Фенологические показатели и продолжительность межфазных периодов
Сравнительное изучение развития нута проводилось путем фиксирования наступления следующих фенологических фаз: полные всходы, цветение и хозяйственная спелость семян.
Исследования показали, что на интенсивность развития растений нута оказывают влияние условия года и сроки посева. Так, например, в 2000 году общая продолжительность вегетационного периода при ранних сроках посева составила 105-109, при средних - 108-110 и при поздних - 110-112 дней; в 2001 году соответственно 108-110, 111-114 и 113-115 дней; в 2002 году- 110-113, 113-115 и 116-119 дней. Результаты фенологических наблюдений приведены в приложениях 4-6,
Увеличение вегетационного периода в 2001 2002 годах объясняется биологическими особенностями нута и его реакцией на погодные условия. Так, в 2001 году период вегетации нута до фазы цветения характеризовался отсутствием осадков и высокой температурой воздуха, что привело к удлинению периода всходы-цветение на вариантах с ранним сроком сева и шириной междурядий 15 и 30 см на 5 дней, с шириной междурядий 45 и 60 см - на 4 дня. На вариантах со средними сроками сева эта разница составила на вариантах с рядовым способом посева 6 дней, с шириной междурядий 30, 45 и 60 см - 5 дней. На вариантах с поздним сроком на всех делянках опыта независимо от ширины междурядий запаздывание цветения составило 2 дня.
Период цветение-созревание характеризовался улучшением погодных условий, в результате чего нут достиг хозяйственной спелости почти в те же сроки, что и в 2000 году.
Особенностью вегетационного периода 2002 года было понижение температурного режима относительно средних многолетних показателей по региону. Это способствовало также некоторому растягиванию вегетационного периода нута на 4-7 дней по сравнению с благоприятным 2000 годом. Вышеуказанные отклонения в развитии нута нашли отражение в значительном снижении его урожайности.
Благоприятные условия вегетационного периода 2000 года способствовали нормальному протеканию межфазных периодов в соответствии с сортовыми характеристиками нута при посеве в ранние сроки. При средних и поздних сроках посева, несмотря на сокращение периода посев-всходы по сравнению с ранними сроками, вегетационный период в целом увеличился на 2-5 дней.
Отметим, что на прохождение фенологических фаз различные нормы посева не оказали существенного влияния. В то же время следует подчеркнуть, что рядовой посев по сравнению с широкорядными способами способствовал сокращению межфазных периодов и, в целом, ускоренному созреванию семян нута. Это, по-видимому, объясняется лучшей освещенностью растений и более оптимальной площадью питания.
Таким образом, вегетационный период нута в значительной степени определяется погодными условиями года, а также зависит от сроков и способов посева. Посев рядовым способом в ранние сроки способствует ускорению развития растений нута. Это обстоятельство является особо важным с точки зрения получения полноценных вызревших семян нута в регионе в первой декаде сентября.
Формирование урожая растений, темпы роста и накопление вегетативной массы позволяют объективно оценивать влияние различных технологических приемов на продуктивность исследуемых культур. Характер линейного роста нута изучался нами путем замера высоты растений в фазу полных всходов, затем через каждые 20 дней и в день уборки. Результаты измерений линейного роста растений по годам, срокам посева и вариантам технологии приведены на рисунках 3.1-3.3.
Наблюдения показали, что линейный рост растений нута в значительной мере определялся погодными условиями. Так, в условиях благоприятного 2000 года отмечались наибольшие высота и прирост растений во все межфазные периоды по сравнению с остальными годами исследований. При сравнении сроков посева по данному показателю нами также выявлено, что некоторое преимущество по высоте растений имеют ранние сроки посева (5 мая) по сравнению с средними (15 мая) и поздними (25 мая) сроками. В относительно неблагоприятные 2001-2002 годы в динамике высоты растений по срокам посева существенной разницы не наблюдалось.
Следует отметить, что в менее благоприятные годы дифференциации растений по высоте в зависимости от ширины междурядий и норм посева также не наблюдалось. Исключением в этом отношении является некоторое отставание растений в росте при ширине междурядий в 30 см и нормах посева 0,2 - 0,4 млн. шт./га при ранних и средних сроках сева.
В благоприятном по погодным условиям 2000 году наблюдается четко выраженная зависимость линейного роста от нормы высева. Так, при ранних сроках посева на всех вариантах ширины междурядий растения имели наибольшую высоту при норме посева 0,6 млн.шт./га, наименьшую - при норме 0,2 млн.шт./га. Варианты с нормами 0,4; 0,8 и 1,0 млн.шт./га имеют промежуточное положение. Такая же закономерность отмечена и при средних сроках посева с шириной междурядий 15, 30 и 45 см. Исключение составляет вариант с шириной междурядий в 60 см, где высота растений при норме 0,6 млн. шт./га несколько уступает варианту с нормой 0,4 млн.шт/га.
Экономическая эффективность разных сроков, норм и способов посева нута
Эффективность изучаемых агротехнических мероприятий в условиях рыночной экономики в конечном счете должна оцениваться с экономической точки зрения. В этой связи нами рассчитывались величины затрат на производство продукции на всех вариантах опыта, стоимость урожая с учетом цен на продукцию согласно технологической карте по возделыванию нута. Это позволило нам рассчитать фактическую себестоимость продукции и чистый доход, получаемый с 1 га (табл. 5.1 ).
Расчеты показали, что ввиду дефицитности и высокой стоимости значительная доля в структуре затрат приходится на семена. Сопоставление результатов по вариантам показало, что наибольший чистый доход в расчете на 1 га получен при ранних сроках сева. Смещение сроков сева к середине и к третьей декаде мая привело к значительному снижению этого показателя, что связано с понижением урожайности семян нута и с увеличением затрат на проведение дополнительных агротехнических мероприятий.
Величина чистого дохода имеет значительную зависимость от густоты стеблестоя, определяемой нормой посева. Эта зависимость носит нелинейный характер. Уменьшение нормы посева с 1,0 до 0,6 млн.шт./га привело к росту величины чистого дохода. Дальнейшее уменьшение нормы посева до 0,2 млн.штУга, наоборот, к снижению данного показателя. Такая закономерность отмечена во всех изучаемых сроках посева.
Расчеты показали на четко выраженную обратную зависимость чистого дохода от ширины междурядий. Увеличение ширины междурядий от 15 до 60 см приводит к снижению чистого дохода. Исключением в этом отношении являются варианты при норме посева 0,2 млн.шт./га, где величина урожая мало зависит от способов посева ввиду сильной изреженности посевов нута.
Для получения товарного зерна нута с наибольшей экономической выгодой лучшим вариантом оказался рядовой способ посева с междурядьями 15 см с нормой высева семян 0,6 млн.шт./га в ранние сроки. По себестоимости основной продукции этот вариант несколько уступает варианту с нормой 0,4 млн.шт./га при рядовом способе посева (127,84 против 134,05 руб/ц). Однако ввиду высокой урожайности семян нута на этом варианте условный чистый доход с 1 га на 2217,46 рублей превышает вариант с меньшей нормой высева.
Для объективной оценки изучаемых приемов важным является ведение количественного учета и анализ энергетических потоков при формировании урожаев сельскохозяйственных культур. Правильное сочетание таких элементов технологии возделывания нута как сроки, нормы и способы посева, способствует оптимизации использования растениями естественной (солнечной) и антропогенной энергии.
Для биоэнергетической оценки приемов возделывания нута нами учитывались прямые и косвенные затраты антропогенной энергии. Расчет энергозатрат производился на основе технологической карты возделывания нута.
В качестве основных показателей применялись совокупные энергетические затраты на выполнение агротехнических операций, энергетическая ценность полученного урожая. Это позволило определить чистый энергетический доход, коэффициент энергетической эффективности, биоэнергетический коэффициент (КПД посева) и энергетическую себестоимость единицы продукции (таблица 5.2 ).
Полученные коэффициенты свидетельствуют о зависимости энергетической эффективности возделывания нута от сроков, норм и способов посева. Наибольшими значениями биоэнергетического коэффициента и наименьшей энергетической себестоимостью семян отличаются варианты при ранних сроках сева. Наилучшие результаты энергетической эффективности получены при норме высева семян 0,6 млн.шт/га. При этом лучшим способом посева оказался обычный рядовой с шириной междурядий 15 см, где биоэнергетический коэффициент составил 5,5, а энергетическая себестоимость 1 т семян - 4,3 ГДж.
Наименьшими значениями биоэнергетического коэффициента и набольшей энергетической себестоимостью продукции характеризовались варианты при средних и поздних сроках сева нормой 0,2 млн.шт/га.
Обобщая данные экономической и энергетической оценок приемов возделывания нута можно утверждать, что для получения товарного зерна наилучшим сроком посева является ранний при норме высева семян 0,6 млн.шт/га рядовым способом с шириной междурядий 15 см.
