Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 . Обзор литературы по исследуемым вопросам технологии возделывания проса 6
1.1. Сроки посева 6
1.2. Применение удобрений 14
1.3. Нормы высева 21
Глава 2. Условия, задачи и методика проведения исследований 27
2.1. Расположение места проведения исследований 27
2.2. Почвы опытного участка 27
2.3. Климат и погодные условия в годы проведения исследований 30
2.4. Задачи исследований 34
2.5. Схема опытов 35
2.6. Агротехника в опыте 37
2.7. Методика исследований 39
Глава 3 . Влияние сроков посева, норм высева и удобрений на рост, развитие и фотосинтетическую деятельность растений 43
3.1. Влажность почвы 43
3.2. Полнота всходов и густота стояния растений проса 54
3.3. Фенологические фазы развития 60
3.4. Засоренность посевов 69
3.5. Высота растений 80
3.6. Фотосинтетическая деятельность растений 85
3.6.1. Динамика площади листьев 8 5
3.6.2. Динамика нарастания сырой и сухой биомассы 96
3.6.3. Фотосинтетический потенциал посевов 104
3.6.4. Чистая продуктивность фотосинтеза 108
Глава 4. Урожай и его структура 110
4.1. Структура урожая 110
4.2. Урожайность проса 120
4.3. Коэффициенты суммарного водопотребления 124
Глава 5 . Влияние сроков посева, норм высева и удобрений на содержание белка, фосфора, калия в зерне и посевные качества семян проса 127
5.1. Содержание белка, фосфора и калия в зерне 127
5.2. Посевные качества семян 131
Глава 6. Экономическая и агроэнергетическая оценка возделывания проса 134
6.1. Экономическая эффективность возделывания проса в зависимости от сроков посева, норм высева и удобрений 134
6.2. Агроэнергетическая оценка возделывания проса при различных сроках посева, нормах высева и дозах удобрений 140
Выводы 148
Предложения производству 151
Список использованных литературных источников 153
Приложения 166
- Применение удобрений
- Климат и погодные условия в годы проведения исследований
- Фенологические фазы развития
- Урожайность проса
Введение к работе
В настоящее время просо занимает ведущее место среди крупяных культур в России. Основные районы его возделывания - Поволжье, Центрально - Черноземная зона, Северный Кавказ, Южный Урал, ряд областей и краев Сибири.
Просо отличается относительно высокой и устойчивой урожайностью, что обусловлено его биологическими особенностями. Благодаря своей скороспелости оно больше, чем какая-либо другая зерновая культура соответствует условиям засушливых районов. Помимо скороспелости и засухоустойчивости, оно имеет ряд ценных биологических и хозяйственных особенностей, выделяющих его среди других зерновых культур. Так, просо дает хорошие урожаи и при поздних сроках сева. Оно очень отзывчиво на удобрения и орошение. Просо обладает наибольшим среди злаковых растений коэффициентом размножения при наименьшей массе семян, используемых для посева, высокой продуктивностью даже при строгом самоопылении, солевыносливостью, болезнеустойчивостью, простотой производства основного пищевого продукта - пшена.
По вкусовым качествам и пищевым достоинствам пшено занимает одно из первых мест среди других круп. Отличается оно повышенным содержанием белка (до 12%) и жира (до 3,5%), легкой развариваемостью и хорошей усвояемостью. Зерно и отходы, получаемые при переработке проса на крупу, - хороший корм для скота и птицы. Высокое кормовое достоинство имеет солома - в 1 кг 0,51 кормовой единицы и полова - 0,42. По качеству они приближаются к среднему сену.
Ценность проса заключается не только в многостороннем его использовании в народном хозяйстве, но и в его способности обеспечивать высокие урожаи в различных почвенно - климатических зонах при условиях, в которых другие культуры произрастают плохо и дают низкие урожаи. Значи-
тельные перспективы возделывания проса имеются в зонах с засушливым климатом, с засоленными и кислыми почвами.
В Волгоградской области просо является одной из важнейших крупяных культур. Посевная площадь под этой культурой в 1990-2000 годах изменялась от 107,2 до 186,8 тыс. га. Однако, несмотря на все достоинства проса, урожайность этой культуры не высокая и не стабильная. Ее величина за указанные годы колебалась от 0,2 до 1,13 т/га. Это объясняется, прежде всего, недостаточной разработкой технологии возделывания проса. Особенно важным, в засушливых условиях подзоны светло — каштановых почв Волгоградской области, является определение оптимальных сроков посева, норм высева и доз внесения минеральных удобрений под просо. С целью разработки этих вопросов была проведена данная научно - исследовательская работа.
Применение удобрений
Одним из резервов повышения урожайности проса является применение удобрений. Благодаря удобрениям происходит более производительное расходование растениями влаги, что способствует уменьшению транспира-ционного коэффициента. Под влиянием азота и фосфора изменяется анатомическое строение листа, обусловливающее повышение фотосинтетической деятельности растений. Питательные вещества ускоряют темпы развития проса и наступления плодоношения, повышают стойкость растений к неблагоприятным условиям внешней среды и болезням (В.Н. Лысов, 1968). А. Душкин (1977) отмечает, что просо весьма отзывчиво на минеральные туки и дает весомую прибавку урожая даже на высокоплодородных черноземных почвах. Под действием удобрений у проса возрастает устойчивость к засухе, усиливается деятельность листьев по созданию органического вещества (М.П. Космодемьянский, Г.В. Потапов, 1970).
З.Б. Борисоник, Я.И. Болтовская (1970) отмечают, что при внесении суперфосфата в чистом виде или в смеси с азотом, а также азотом и калием у растений проса ускоряется начало кущения и образование узловых корней, накопление надземной массы и улучшаются условия формирования зерна, в результате чего увеличивается урожай.
Полное минеральное удобрение в дозе 60 кг/га д.в. повышает урожайность на 2,3 ц/га (Ш. Бекетов, 1978) и несколько улучшает качество зерна по сравнению с контролем (А.Т. Пономарева, Ш. Бекетов, 1975). Содержание протеина в зерне повышается на 1,5%. Внесение гранулированного суперфосфата в рядки по 10 кг/га д. в. дает прибавку урожая 0,8-1,3 ц/га. По данным В.В.Стефановского (1984) применение гранулированных фосфорных туков в дозе 10-15 кг/га д.в. при посеве в среднем за четыре года повысило урожайность проса на 1,9 ц/га.
П.В. Соломахин (1987) отмечает, что просо слабо реагирует на внесение калийных удобрений и хорошо отзывается на фосфорные и азотные. Фосфорные удобрения лучше вносить при основной обработке почвы, а азотные - в два приема: одну половину при посеве, а другую - 35-40 дней спустя. В этом случае достигается наивысшая эффективность использования удобрений.
Результаты исследований НИИСХ Юго - Востока свидетельствуют о высокой эффективности удобрений, вносимых под просо, особенно азотных. Чередование плоскорезной и мелкой обработок со вспашкой в сочетании с применением удобрений является приемом регулирования биологических почвенных процессов с целью более рационального использования плодородия почвы (З.М. Азизов, 1988).
Применение удобрений позволяет наиболее производительно использовать воду. А.П. Болдырев, А.П. Погребняк, А.И. Лунгу (1984) в результате своих исследований пришли к выводу, что коэффициент водопотребления проса находится в обратной зависимости от величины урожая. Наиболее высоким он бывает в годы с недостаточным количеством осадков на участках без применения минеральных удобрений. При их внесении расход воды на 1 т зерна уменьшается в 1,1 — 2,1 раза. А.И. Кириенко (1964) отмечает, что минеральные удобрения лучше использовать при основном внесении осенью под зябь или весной под первую культивацию в дозе N35 Р45 К45. Б.Г. Широков (1955) высказывает мнение о необходимости дополнения основного удобрения, вносимого под вспашку, внесением удобрений при посеве, а также последующими подкормками в период вегетации, что обусловлено наибольшим потреблением питательных веществ у проса во вторую половину вегетации. Ф.Н. Мартынов (1957) первую подкормку рекомендует проводить в период кущения, а вторую - перед выметыванием.
А.Г. Медведева и А.Н. Соснин (1984) предлагают для улучшения питания растений и более рационального использования влаги перед культивацией вносить азотно - фосфорные удобрения из расчета N3o Рзо-A.M. Кадыргалиев (1987) также отмечает, что внесение минеральных удобрений (Р2о и Nio Р20) способствует более рациональному использованию влаги. При этом повышается продуктивность метелки с 1,05 до 1,19 г и получается наибольший чистый доход.
И.Н. Елагин (1988,1991) считает, что эффективность вносимых удобрений особенно возрастает при сочетании фосфорных с азотными, а также размещении проса на обеспеченных азотом участках после бобовых.
З.И. Глазова (1988), З.И. Глазова, А.Ф. Цуканов, И.П. Анисимов (1991) пришли к выводу, что продуктивность проса повышается с увеличением дозы минерального питания от N30 Р30 К30 до N6o Рво Кбо- Дальнейшее увеличение дозы минерального удобрения (до расчетной на урожай зерна 5 т/га) хотя и ведет к существенному росту урожая, но более низкая окупаемость удобрений делает ее менее эффективной по сравнению с N60 Рбо Кб0. По данным П.М. Демиденко, И.И. Конах (1988) наибольшую прибавку урожая зерна проса обеспечивает доза минеральных удобрений N60 Р90 К90, а также внесение микроэлементов (бора, марганца, молибдена, цинка). В исследованиях А.Н. Душкина, Н.С. Беспаловой (1991) внесение расчетной дозы удобрений на прибавку урожая 10 ц/га (N7o Pss К7о) дало прибавку 2,6 - 7,9 ц/га по сравнению с контролем, а доза N80 Р40 Кц0 - 1,5 - 6,8 ц/га.
По мнению В. Антонова (1985) оптимальными дозами внесения минеральных удобрений являются 40-50 кг азота, 50-60 кг - фосфора и 40-50 кг калия. Фосфорные и калийные удобрения необходимо вносить под вспашку, а азотные — весной под культивацию. К.Г. Бондарева (1988) оптимальной дозой минеральных удобрений считает N9o Рво К3о, урожай в этом случае на 6,2 ц/га выше, чем без применения удобрений. Фосфорно - калийные удобрения на таком уровне обеспеченности элементами минерального питания неэффективны. Полное минеральное удобрение, независимо от соотношения в нем элементов питания, увеличивает их расход на единицу урожая.
В некоторых случаях применение минеральных удобрений не приводит к повышению урожайности проса. Так, R.S. Anderson, J.F. Shanahan, B.W. Greb (1988) приводят, данные показывающие, что при внесении азотного удобрения (N42) урожайность составила 24,1 ц/га, а на контроле 25,1 ц/га. Они объясняют это высоким содержанием N- N03 в почве при посеве.
М.Г. Хамитов, А.А. Зиганшин (1985) отмечают, что при очень высоких нормах удобрений проявляется токсическое действие их на всходы, вследствие чего не удается получить запланированную урожайность.
Климат и погодные условия в годы проведения исследований
По климатическим условиям этот район относится к зоне сухих степей и полупустынь. Основной особенностью климата здесь является конти-нентальность, которая выражается резкой сменой температуры воздуха, жарким летом, холодной, малоснежной зимой. Годовая амплитуда средне-многолетних температур воздуха составляет 30...32С, а амплитуда экстремальных температур достигает 75...85С. Характерной особенностью климата являются сильные восточные и юго-восточные ветры и суховеи. Сумма активных температур воздуха составляет 3050...3250 С, ГТК равен 0,60...0,65. Среднегодовое количество осадков колеблется в пределах 250...320 мм. Зима умеренно холодная. Заморозки начинаются в конце сентября - первой декаде октября. Средняя январская температура воздуха -8...-12С. Устойчивый снежный покров устанавливается в декабре. Высота снежного покрова 15...20 см и удерживается он в течение 85... 100 дней. Лето жаркое, сухое, пыльное. Средняя июльская температура воздуха составляет 22,0...24,2С. Абсолютный максимум достигает 40...44С. Продолжительность безморозного периода 148... 170 дней. Часто число наиболее жарких дней со среднесуточной температурой воздуха выше 20 С доходит до 80-90. Продолжительность весеннего периода со среднесуточными температурами воздуха О...ЮС около 20...30 дней. Наступление положительных температур воздуха в отдельные годы сильно колеблется. Показатели среднемноголетних значений температуры воздуха и выпадающих осадков представлены в табл. 2. Эти данные свидетельствуют, что наибольшее количество выпадающих осадков приходится на летние месяцы: июнь - 40, июль - 37, август - 25 мм. Самым жарким месяцем является июль со среднемесячной температурой воздуха 27,3 С. Среднемноголетние значения температуры воздуха и осадков (по данным метеорологической станции ВГСХА) Положительными сторонами климата территории являются: 1) длительный безморозный и вегетационный период; 2) большое количество тепла и интенсивная солнечная радиация, что позволяет выращивать разнообразные и ценные сельскохозяйственные культуры, в том числе теплолюбивые и с большим периодом вегетации.
Указанные факторы способствуют повышению содержания в продукции ценных белков, Сахаров и органических кислот, многих витаминов. Отрицательным (лимитирующим) фактором климата является острый недостаток влаги. Неустойчивое и недостаточное увлажнение резко снижает биоклиматический потенциал территории, а способствующие этому суховеи и пыльные бури обусловливают рискованность производства продукции растениеводства на неорошаемых землях. Годы исследований отличались различными метеорологическими условиями (табл. 3). Так, 1998 г. характеризуется как экстремально засушливый. Средняя температура воздуха в мае, июне и июле была на 0,5; 4,1 и 2,1 С выше среднемноголетней. Самым жарким месяцем оказался июль с температурой воздуха 25,8С. В мае осадков выпало всего 3.7 мм, июне 3.8 и июле 15.9 мм, что составляет 12,3; 9,5 и 42,9% соответственно от среднемноголетних данных. Относительная влажность воздуха в эти месяцы также была пониженной: 51, 44 и 49%. В период с10 по 20 июня отмечался суховей. Незначительное повышение количества осадков, выпавших в конце июля - начале августа, не оказало существенного влияния на урожай, так как к этому времени основная масса урожая была уже сформирована.
В 1999 г. метеоусловия были более благоприятными: осадков выпало за май 25 мм, июнь -34, июль -21 и август -14 мм, что от среднемноголетних данных составляет соответственно 83,3; 85,0; 56,8 и 56,6%. Весна была прохладной. Среднемесячная температура воздуха в мае была на 3,1 С ниже среднемноголетней. Затем в июне, июле и августе установилась жаркая погода. Средняя температура в эти месяцы была выше среднемноголетних
Погодные условия в годы проведения исследований (по данным метеорологической станции ВГСХА) Месяц Осадки, мм Ср. сут. температура воздуха, иС Ср. сут. относительная влажность воздуха, % данных соответственно на 2,4; 2,2 и 2,1 С, а относительная влажность составила 55, 45, 49 и 50%. В период с 7 по 13 июля отмечался суховей Наиболее благоприятные погодные условия отмечались в 2000 году. В мае осадки составили 13.1 мм, июне -52, июле -100.8 и в августе -56.1 мм, что значительно выше среднемноголетней нормы и составили соответственно 43,7; 130,0; 272,4 и 224,4%. Относительная влажность в эти месяцы равнялась - 55, 61, 60 и 56%. Хотя среднемесячная температура воздуха в мае бала такой же, как и в 1999 году - 13,2 С, но первые две декады месяца в 2000 году были значительно прохладнее, что сказалось на продолжительности периода всходов проса. В июне температура воздуха оказалась ниже среднемноголетней на 0,5С, а в июле и августе выше на 5,5 и 0,8С соответственно. ГТК за период май - август в 1998 году составил 0,25, в 1999 -0,37, а в 2000 г. - 0,90. На основе приведенных выше данных можно сделать вывод, что для роста, развития и формирования урожая проса 1998 год был экстремально засушливым, 1999 - относительно благоприятным, а 2000 год - самым благоприятным по погодным условиям.
Фенологические фазы развития
Все растения в своем индивидуальном развитии, от прорастания семени до образования новых семян, проходят определенные фазы, которые тесно связаны между собой и последовательно сменяют друг друга. У проса различают следующие фазы развития: всходы, третий лист, кущение, выметывание, цветение, молочное состояние, созревание (восковая и твердая спелость). Сроки массового наступления основных фенологических фаз в зависимости от сроков, норм высева и удобрения проса представлены в таблицах 14...16. Таблица 14 Даты массового наступления фенологических фаз роста и развития проса в 1998 г. Агрофон Норма высева, млн./га Фенологические фазы Посев Всходы Кущение Выход в трубку Выметывание Цветение Молочное состояние Восковая спелость Твердая спелость В 1998 - 1999 гг. при посеве проса 15 мая всходы появились 31 мая, а при посеве 29 мая-1 июня они отмечены 12 июня. В 2000 г. на первом и втором сроках посева всходы появились на 1, а на третьем на 2 дня позже, чем в 1999 г. Это объясняется более низкой температурой воздуха и почвы в 2000 году в течение мая. Так, в 1998 г. при посеве 15 мая температура почвы на глубине 10 см составила 18,1 С, при посеве 29 мая — 24,6С (прилож. 4), а в 1999 г. и 2000 г. она равнялась соответственно 12,0 и 15,6 на первом сроке посева (5 мая), 15,0 и 11,7 - на втором (15 мая), 24,4 и 21,9С - на третьем (1 июня).
Даты массового наступления фенологических фаз роста и развития проса в 1999 г. Агрофон Норма высева, млн./га Фенологические фазы Посев Всходы Кущение Выход в трубку Выметывание Цветение Молочное состояние Восковая спелость Твердая спелость Такая же закономерность наблюдалась и в датах наступления фазы кущения. В период от всходов до кущения просо растет очень медленно. В это время развиваются вторичные корни. У этой культуры побеги кущения образуются в период появления 5...6 - го листа, а узловые корни начинают развиваться при образовании 3...4 - го листа. Этим в значительной степени и объясняется способность проса лучше переносить недостаток влаги в начальный и последующие периоды роста и развития.
В фазу выхода в трубку наблюдается интенсивный рост надземной массы и корней проса, а также дифференциация и рост генеративных органов. В 2000 г. фаза выхода в трубку наступила при первом и втором сроках посева на 4, при третьем на 5 дней позже, чем в 1999 г.
Фазы выметывания и цветения в 2000 г. отмечались при первом и третьем сроке посева на 5, при втором на 6 дней позже, чем в 1999 г. и соответственно на 10 и 15 дней позже, чем в 1998 г. (варианты посева 15 мая и 1 июня). В период цветения приостанавливается рост стебля и корней. Цветение происходит в основном в утренние часы. Сначала зацветают верхние цветки и постепенно цветение перемещается к низу метелки. Созревание зерна происходит в таком же порядке - сверху вниз и от периферии метелки к ее центру.
На продолжительность вегетационного периода проса наибольшее влияние оказывали сроки посева и агрофон. Нормы высева практически не влияли на продолжительность вегетационного периода и даты наступления фенологических фаз. Только загущение посевов до 3,5 млн. всхожих семян/га ускоряло в отдельных случаях наступление восковой и твердой спелости на 1 день.
В 1998 г. при посеве 15 мая период вегетации составил 71 день на контроле и 72 дня - на вариантах с применением расчетных доз удобрений, а суммы активных температур 1822 и 1842 С. На сроке посева 29 мая вегетационный период сократился соответственно до 68 и 69 дней, а суммы активных температур до 1707 и 1729С (табл. 17). При посеве 15 мая продолжительность периода посев - всходы была на 3 дня больше, чем - 29 мая, а продолжительность межфазного периода всходы - кущение на 5 дней.
В 1999 году вегетационный период на первом сроке посева (5 мая) составил на контроле 77 дней и 79 дней на удобренных вариантах. На втором сроке посева (15 мая) он был длиннее на 5 дней, а на третьем (1 июня) соответственно на 4 и 5-6 дней, чем в 1998 г. (табл. 18).
Урожайность проса
Результаты учета урожайности зерна проса в 1998 г. (табл. 45) показали, что посев 15 мая значительно превысил по этому показателю посев 29 мая. В свою очередь урожайность на первом сроке посева повышалась по мере увеличения нормы высева с 2,0 до 3,0 млн. всхожих семян на 1 га. Увеличение нормы высева до 3,5 млн./га привело к снижению урожайности на всех фонах минерального питания.
На втором сроке посева наибольшая урожайность была получена при норме высева 3,5 млн./га, что связано с большей изреженностью посевов. Применение удобрений в дозе N4o Рзб способствовало повышению урожайности проса на обоих сроках посева. Увеличение расчетной дозы удобрений до Nj0o Р54 в условиях засухи оказалось не целесообразным.
Наибольшая урожайность (0,23 т/га) сформировалась на посеве 15 мая при норме высева 3,0 млн./га и применении удобрений в дозе N40 Рзб Таблица 45 Влияние удобрений, сроков и норм посева на урожайность проса в 1998 г., т/га Норма высева, млн. всхожих семян/га Без удобрений (контроль)
Удобрение на планируемый урожай т/га (N40 Рзб) Зт/га (іїт Р54) В 1999 году оптимальной нормой высева на первом (5 мая) и втором (15 мая) сроках посева оказалась 3,0 млн/га, на третьем (Іиюня) — 3,5 млн/га. Второй срок посева превзошел по урожайности первый и третий, а третий уступил первому. Это связано с тем, что на первом сроке была выше засоренность посевов, а на третьем низкая всхожесть и, как следствие, низкая 122 густота стояния растений из-за недостатка влаги в почве.
В условиях дефицита влаги удобрения повышали урожайность проса по сравнению с контролем, однако увеличение дозы удобрений с N4o Рзб ДО Nioo Р54 было уже не оправданным. Самая высокая урожайность проса получена на посеве 15 мая нормой высева 3,0 млн./га и применении удобрений в дозах, рассчитанных на получение запланированных урожаев зерна проса 2 и 3 т/га - 0,70 т/га (табл. 46)
В 2000 г. наибольшая урожайность - 2,86 т/га отмечена на третьем сроке посева (1.06) при норме высева 3.5 млн. всхожих семян/га и дозе удобрений на запланированный урожай зерна 3 т/га. Как видно из данных табл. 47, увеличению урожайности проса при хорошей влагообеспеченно 123 сти посевов способствовало повышение нормы высева с 2,0 до 3,5 млн./га и дозы удобрений с N40 Рзб до N100 Р54. Таблица 47 Влияние удобрений, сроков и норм посева на урожайность проса в 2000 г., т/га
Норма высева, млн всхожих семян/га Без удобрений (контроль) Удобрение на планируемый урожай В среднем за два года (1999-2000) наибольшая урожайность проса 1,73 т/га получена на посеве 15 мая при норме высева 3,5 млн./га и внесении удобрений на запланированный урожай 3 т/га. Это же сочетание агроприе-мов оказалось лучшим и в среднем за три года (1998-2000): урожайность здесь составила 1,22 т/га (табл. 48). 124 Таблица 48
Влияние сроков, норм посева и удобрений на урожайность проса, т/га Норма высева,млн. всхожих семян/гг Удобрение на планируемый урожай Без удобрений (контроль) 2т/га(Ы40Рзб) 3T/ra(N100P54) 1998-2000ГГ. 1999-2000ГГ. 1998-1999гг. 1999-2000 гг. 1998-2000 гг. 1999-2000 гг.
С учетом того, что преимущество позднего срока посева, дозы удобрений NIOO Р54, нормы высева 3,5 млн./га статистически доказано только во влажном 2000 г. и того, что такие годы относительно редкие, то наиболее оптимальным сочетанием факторов в подзоне светло-каштановых почв Волгоградской области является: посев 15 мая при норме высева 3,0 млн./га и внесении удобрений в дозе N4o Р36
