Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы по изучаемому вопросу 8
2. Методы и условия проведения опытов 49
2.1 Схема опыта 49
2.2 Почвенные условия 51
2.3 Погодные условия проведения опытов 57
2.4 Агротехника в опыте 61
2.5 Наблюдения в опыте 63
3. Результаты исследований 65
3.1 Водный режим 65
3.2 Питательный режим почвы 90
3.3 Густота стояния растений 93
3.4 Засоренность посевов 96
3.5 Элементы структуры урожая 101
3.6 Урожайность яровой пшеницы по предшественникам 104
3.7 Методы расчета структуры посевных площадей 117
3.8 Технологические свойства зерна яровой пшеницы 123
3.9 Корреляционный и регрессионный анализ 129
3.10 Экономическая эффективность севооборотов 136
Выводы 144
Рекомендации производству 146
Список основной использованной литературы
- Почвенные условия
- Агротехника в опыте
- Густота стояния растений
- Методы расчета структуры посевных площадей
Введение к работе
На протяжении многих веков развития человеческого общества шло накопление знаний о культуре земледелия, биологических особенностях растений и взаимосвязи между природой, растениями и производственной деятельностью человека.
Производственная деятельность человека часто становится главным условием в деле формирования высокой продуктивности культурных растений и может привести к существенному нарушению гармоничного сочетания основных факторов роста и развития растений.
Создание новых технологий возделывания сельскохозяйственных культур, отвечающих современным условиям, требует огромных материальных затрат и не всегда завершается успехом. Большая часть разрабатываемых идей не оправдывает возлагаемых на них надежд или не используется в сельскохозяйственном производстве из-за недостаточной эффективности и сложности практического применения.
Огромное значение в решении актуальных проблем подъема сельского хозяйства имеет севооборот. В данном случае имеется возможность проанализировать применяемую технологию, учесть недостатки и обосновать оптимальное направление их совершенствования.
Все чаще в Курганской области создается ситуация, когда большая часть полей с осени не вспахана. Поэтому, для предоставления правильных рекомендаций мы должны изучить влияние новых условий, действующих на сельскохозяйственные культуры.
На сегодняшний день животноводство возрождается, хотя и медленными темпами, поэтому монокультурное зерновое производство не всегда является приоритетным для хозяйств.
В настоящее время севообороты для крестьянских хозяйств должны быть более комплексными, с короткой ротацией. Сейчас, когда идет процесс интенсификации производства очень важно разработать и освоить такие севообороты, которые бы полностью соответствовали направлению хозяйства по производству конкретной продукции. С углублением специализации связано техническое совершенствование производства, совершенствование форм реализации продукции» Специализация производства на отдельных культурах в значительной мере определяется спецификой природных условий, которые сужают возможность выбора культур. Эти обстоятельства требуют принципиального пересмотра сложившихся представлений о севооборотах.
За последние годы резко сократился уровень применения удобрений и гербицидов. Поэтому необходимо ответить на вопросы, как наиболее выгодно вложить имеющиеся ограниченные ресурсы и повысить производство сельскохозяйственной продукции, вместе с тем сохранить плодородие почвы.
Выход из кризиса сельскохозяйственного производства зависит от уровня получаемых доходов. Информация, полученная в исследованиях по изучению полевых севооборотов, позволяет товаропроизводителям принимать решения в соответствии с условиями производства.
Исследования представляют значительный интерес для науки и практики. Анализ полученной информации позволяет вывести некоторые закономерности зонального характера. Изучаемые севообороты позволяют моделировать в производстве различные системы земледелия от зернопаровой, плодосменной до бессменных культур во взаимодействии с удобрениями и гербицидами.
Актуальность темы диссертационного исследования
В сельскохозяйственном производстве севообороты являются основой для выполнения всех технологических мероприятий по возделыванию полевых культур. Оптимальное чередование растений способствует улучшению условий их выращивания и при снижении затрат позволяет увеличить выход продукции. В связи с изменением общественной формации, формы собственности и направленности ведения производства, разработанные севообороты с длинной ротацией оказались не приемлемыми для фермерских хозяйств. Одновременно отмечается существенное изменение в агротехнике возделывания яровой пшеницы, все в большей степени вспашка заменяется гербицидной обработкой, что вносит существенные коррективы в продуктивность зерновых культур по различным предшественникам. В связи с отмеченными факторами появляется необходимость в изучении полевых севооборотов и их анализа с иных позиций. Необходимы новые методы определения оптимальной структуры посевных площадей для хозяйств с различным уровнем насыщенности парами, удобрениями и средствами защиты от сорной растительности.
Цель исследований
Изучить закономерности формирования продуктивности культур в севооборотах и в бессменных посевах при минимальной обработке почвы с различным уровнем удобренности.
Задачи исследований
1. Определить запасы влаги, элементы питания и уровень засоренности, в полях изучаемых севооборотов.
2. Оценить продуктивность и качество получаемой продукции по предшественникам и севооборотам.
3. Провести математическую обработку полученной информации дисперсионным, вариационным, корреляционным и регрессионным методами анализа.
It
4. Рассчитать экономическую эффективность производства зерна яровой пшеницы в зависимости от структуры посевных площадей и внесения удобрений.
Научная новизна исследований
Впервые в условиях Курганской области изучена взаимосвязь оптимального количества пара в структуре посевных площадей и продуктивности зерновых культур по различным предшественникам. Усовершенствован метод расчета структуры посевных площадей и разработана методика расчета продуктивности зернопаровых и зернопропашных севооборотов в зависимости от качества предшественников и внесения удобрений. На основе многолетних экспериментов рассчитаны уравнения регрессии по водному и тепловому режимам, определены коэффициенты вариабельности урожайности яровой пшеницы.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Способы расчета оптимальной структуры посевных площадей в полевых севооборотах.
2. Теоретические расчеты возможной продуктивности яровой пшеницы по предшественникам в зависимости от климатических параметров на основе уравнений регрессии.
3. Продуктивность полевых севооборотов, их экономическая эффективность.
Практическая ценность работы
Разработана новая методика расчета структуры посевных площадей для зернопаровых и зернопропашных севооборотов. Полевые исследования по влиянию почвенно-климатических условий на изучаемые предшественники позволили предложить производству различные виды севооборотов с учетом специализации хозяйств. Научные результаты внедрены в 2004 году на площади 500 га в хозяйстве «Светлый Дол» Курганской области.
(
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях научно-методического и ученого совета КНИИСХ, на конференции в ЧГАУ (2004 г.), на конференции «Результаты науки -развитию региона» в КГСХА (2005 г.).
Публикация результатов исследований
По материалам диссертации опубликовано 4 печатные работы.
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 161 странице печатного текста. Состоит из введения, 4 глав, выводов, рекомендаций производству. Содержит 56 таблиц, 7 приложений, иллюстрирована 4 рисунками. В список использованной литературы внесено 154 источника, в том числе 7 - работы зарубежных авторов.
Выражаю благодарность за консультации заведующему отделом земледелия КНИИСХ, кандидату сельскохозяйственных наук С.А. Показаньеву, заведующей лабораторией севооборотов КНИИСХ М.Н. Сметаниной.
Почвенные условия
Почва - чернозем слабовыщелоченный маломощный малогумусный среднесуглинистый. По содержанию фракций пыли и ила наблюдается резко выраженная слоистость, которая свойственна геоморфологическому району речных долин. В целом для почвогрунта характерно преобладание фракции мелкого песка над фракцией крупной пыли, что по Никитину В.В., в лесостепи Зауралья свойственно грунтам, слагающим расчлененные равнины.
Слабокислая реакция почвенного раствора пахотного слоя и постепенное снижение с глубиной содержания гумуса, ненасыщенность основаниями горизонта В свидетельствуют о развитии процесса выщелачивания. Но, с другой стороны, узкое отношение между кальцием и магнием по многим слоям, значительная насыщенность натрием (3% от суммы поглощенных оснований) в поверхностных горизонтах почвы говорят о наличии солонцеватого процесса. Наконец, увеличение содержания гумуса с глубины 90-100 до глубины 120-130 см в размере от 2,0 до 0,5%, обычно, свойственно погребенным почвам.
Морфологическое описание Апах. Темно-серый, увлажненный, комковато-зернистый, 0-23 суглинистый; переход в следующий горизонт постепенный АВ Неоднородный по окраске, на темно-сером фоне бурые 21-31 см пятна породы; среднесуглинистый, комковато зернистый, увлажнен; переход в следующий горизонт постепенный В 31-49( см ВС 49-59 см
Коричнево-бурый, с гумусовыми потеками; влажный, неясно ореховатый, среднесуглинистый, имеются корни, переход в следующий горизонт постепенный Светло-бурый, с гумусовыми потеками по ходам корней, неясно ореховатый, суглинистый, имеются корни; переход в следующий горизонт постепенный
С Светло-бурый, с однородно окрашенной материнской 59-89 см породой; редкие гумусовые потеки по ходам встречающихся корней; скопление карбонатов в виде слабозаметных белых пятен; плотный, суглинистый, неясноореховатый; переход заметен по неоднородности механического состава Д1 Светло-бурый, но выделяются линзы супеси; 89-310 см механический состав в целом среднесуглинистый, но на разных глубинах линзы крупного типа супеси и тяжелого суглинка; на границе со слоем Д2 скопления конкреций гипса; переход резкий по цвету и механическому составу Д2 глубже Желто-бурый, бесструктурный, увлажнен; хорошо 310 см отсортированная супесь
По отношению к зерновым культурам обеспеченность подвижным фосфором по Чирикову средняя, по Францессону - низкая, содержание гумуса в пахотном слое 4,9-5,1 % (табл. 4). черноземов Зауралья невелико (А. Бахарева, А. Терпугов, 1969).
Почва с ненарушенным строением имеет высокую плотность по всем генетическим горизонтам, что связано с высоким удельным весом в твердой фазе фракции песка (табл. 5).
При обработке плотность почвы уменьшается, показатели капиллярной и полной влагоемкости увеличиваются.
По своим водно-физическим параметрам данный тип почвы вполне пригоден для возделывания сельскохозяйственных культур и обеспечивает высокий уровень продуктивности яровой пшеницы.
Положение Курганской области в глубине огромного континента предопределяет ее климат как резко континентальный. Уральские горы препятствуют прохождению влажных и теплых воздушных масс с Атлантического океана, что усиливает континентальность климата. Климат характеризуется продолжительной, малоснежной зимой со значительными понижениями температуры и частыми метелями, коротким, но жарким летом. В течение вегетационного периода наблюдается возврат холодов и частые засухи.
Средняя температура января (самого холодного месяца в году) равна минус 17-19С, абсолютный минимум достигает минус 45С. Низкие температуры бывают преимущественно в январе, феврале, реже в декабре. Переход среднесуточной температуры воздуха через 0С происходит по всей территории области в начале второй декады апреля. В конце месяца отмечается переход через 5С. Самый теплый месяц в году июль, средняя температура июля +19С. Абсолютный максимум равен +41 С.
Переход среднесуточной температуры воздуха через +5 С осенью наблюдается в середине первой декады октября. В конце октября и начале ноября по всей области происходит интенсивное понижение температуры воздуха. Продолжительность теплого периода со среднесуточной температурой воздуха выше 0С составляет 192-196 дней. Последние заморозки весной на юге области кончаются в середине мая, а на северо-востоке области - в конце мая. Первые заморозки осенью начинаются в первой декаде сентября, за исключением северо-востока области. Продолжительность безморозного периода 100-120 дней.Обеспеченность калием по Бровкиной средняя, по Чирикову очень высокая. Количество валового фосфора относительно других родов
Агротехника в опыте
По сравнению с паром осенние запасы влаги под непаровыми предшественниками ниже на 30-40 мм, но, тем не менее, весной пшеница после этих предшественников не испытывала дефицита и содержала влаги не меньше, чем паровое поле.
В сельскохозяйственной литературе встречаются различные суждения о роли чистого пара в накоплении влаги и повышении продуктивности возделываемых культур. Н.А. Галиев (1962) по этому поводу пишет, что ни агротехническая, ни экономическая эффективность чистых паров научно не доказана. В наших условиях накопление летних осадков в парах происходит редко и в большинстве случаев идет бесполезный расход влаги на испарение.
Такого же мнения придерживается И. Захарченко (1967), он отмечает, что на протяжении весенне-летнего периода, несмотря на 240 мм осадков черный пар не обеспечивает дальнейшего накопления влаги в почве. В чистом пару влага испарялась в 1,5-2 раза быстрее, чем под покровом растений.
Данная особенность отмечается и в опытах 2001-2004 гг. Существенное увеличение запасов влаги в паровых полях может происходить за счет осенних и зимне-весенних осадков. Но для этого должны быть созданы оптимальные условия по водопроницаемости почвы. Необработанная почва в любом случае будет иметь повышенную плотность до 1,15 - 1,20 г/см , что снизит общую скважность и возможность почвы аккумулировать влагу и увеличить сток с ее поверхности.
По данным И.Б. Ревут (1972) водопроницаемость почвы при; повышении плотности от 0,95 до 1,2 г/см уменьшится на 30%, а при плотности 1,3-1,35 г/см3 практически вся вода стекает с поверхности почвы.
Таким образом, кукуруза, горох, однолетние травы, учитывая особенности технологии их возделывания, являются хорошими предшественниками для яровой пшеницы, и широко используются в севооборотах. Они не ухудшают баланс продуктивной влаги, а позволяют активно использовать влагу атмосферных осадков и повышают продуктивность сельскохозяйственных культур.
Яровая пшеница в Зауралье является ведущей продовольственной и товарной культурой, поэтому ее стараются разместить по лучшим предшественникам, обеспечивающим оптимальное обеспечение влагой в критические периоды. Содержание продуктивной влаги на пшенице весной зависит в большей степени от ее предшественника и изменяется по мере удаления от пара (табл. 11).
За исследуемый период без применения удобрений наибольшие запасы продуктивной влаги весной наблюдались у пшеницы по пару - 119 мм и после зернобобовых предшественников - 114 мм. При внесении удобрений, этот показатель на варианте с горохом понижался до 105 мм. Это происходило потому, что растения обеспечивались дополнительным азотом, сильнее развивались, а, следовательно, и больше потребляли влаги (табл. 12).
На неудобренном фоне пшеница по пару, после кукурузы и однолетних трав, а также бессменная весной перед посевом содержали 107-119 мм продуктивной влаги. И лишь на второй пшенице по пару запасы продуктивной влаги снижались до 95 мм. С применением удобрений существенных различий по содержанию влаги у предшественников не наблюдалось.
Количество продуктивной влаги в почве под пшеницей в пахотном слое по любому предшественнику одинаково, и только в метровом горизонте заметны различия.
Средние запасы осенней влаги при различных фонах удобренностиі низкие и следовали такой закономерности: на первом месте оказалась пшеница после однолетних трав, далее следует пшеница после кукурузы, вторая пшеница по пару, бессменная пшеница, затем пшеница по пару, но меньше всего продуктивной влаги оставляли после себя зернобобовые.. Следовательно, что пшеница после бобовых предшественников сильнее развивалась и больше потребляла влагу. После таких предшественников обязательно должна следовать культура - накопитель влаги, или только достаточные осенне-зимне-весенние осадки могут пополнить запасы почвенной влаги.
Баланс продуктивной влаги за период вегетации на неудобренном фоне наиболее низкий на второй пшенице по пару. Пшеница по остальным предшественникам расходовала примерно равное количество влаги - 40-50 мм.
Густота стояния растений
Густота растений имеет важное значение, так как в значительной степени влияет на величину урожая. Обеспечение одинаковой площади питания растений является одним из важных условий получения высокого урожая. При прямом посеве (стерневой сеялкой СЗС-2,1, без основной обработки почвы) рыхление почвы удовлетворительное, поэтому образуется много глыб и проросткам сложно пробиваться на поверхность, следовательно, всходы появляются не дружно. Но, несмотря на это, если всходы не попадают под засуху, и при прямом посеве можно добиться хороших всходов. Так, в 2003 году по паровым предшественникам всходов получено 400-450 шт/м2. В среднем же за период исследований получено от 64 до 76% полных всходов на неудобренном фоне (табл. 22).
Первые и наиболее дружные всходы наблюдались по паровым предшественникам (63-87%). Наименьшую полевую всхожесть содержали посевы бессменной пшеницы (54-77%) и пшеницы после однолетних трав (42-82 %).
Огромный ущерб сельскому хозяйству наносят сорняки. Засоренные посевы сельскохозяйственных культур резко снижают урожай и ухудшают качество продукции. Сорняки быстрее, чем культурные растения, усваивают влагу, азот и фосфор.
По данным В.А. Захаренко (2002), суммарные потенциальные потери продукции от вредных организмов на учетной площади 93,2 млн. га составляют 101,6 млн. т продукции в пересчете на зерно. При этом наибольшие потери урожая происходят от сорных растений - 39,3 млн. т, в т. ч. на посевах зерновых культур - 11,6 млн. т. В 1981 г. только уменьшение потерь на 15% привело бы к дополнительному производству 100 млн. т зерна, что эквивалентно снабжению продовольствием 100 млн. человек (В.А. Захаренко, 2002).
А.П. Костычев (1951 г.) считал уничтожение сорняков важнейшим средством борьбы с засухой. Он писал: «Какая польза будет от того, что мы приводим почву в прекрасное механическое состояние, способствующее сохранению почвенной влажности, раз сорные травы истреблены не будут. Большая влажность почвы только поможет распространению сорных трав, и для растений культурных не только не останется влаги, но они еще будут заглушены сорной растительностью». По подсчетам ученых с засоренных посевов в целом по России ежегодно уносится сорняками более 12 млн. тонн питательных веществ, что равно 5-6-кратному производству минеральных удобрений.
Количественный рост засоренности и качественное изменение видового состава сорняков во многом определяются насыщением севооборотов зерновыми культурами и минимализацией обработки почвы (В.В. Немченко и др., 2002).
Отказ от вспашки и применение «прямого посева» по стерне способствует зарастанию полей просовидными видами сорняков, овсюгом, вьюнком полевым, особенно во влажные годы (М.А. Глухих, 1980; Ю.Г. Холмов, 1981; И.А. Власенко, 1994).
В изучаемых севооборотах за период исследований видовой состав сорных растений изменялся. Распространение многолетних корнеотпрысковых сорняков (осот полевой - Sonchus arvensis, бодяк полевой - Cirsium arvensis) преобладало в 2001 году. Для борьбы с ними применялись гербициды группы 2,4-Д. Количество малолетних мятликовых сорняков было в несколько раз меньше, чем в последующие годы. В 2001 году наивысшая засоренность пшеницы наблюдался по зернобобовым предшественникам (44%), при бессменном возделывании (23-28%) и после однолетних трав (26-30%)(табл.26).
Методы расчета структуры посевных площадей
Наличие полной информации о закономерностях изменения роста и развития растений от погодных условий позволяет делать обоснованные выводы о возможной продуктивности сельскохозяйственных культур по различным предшественникам и оптимальной структуре посевных площадей. При оценке хозяйства, с точки зрения оптимизации структуры посевных площадей, приходится использовать средние данные по урожайности культуры по предшественникам и характеристику полей по засоренности, развитию болезней, обработке гербицидами и внесению удобрений. Формула для расчета оптимальной структуры посевных площадей может быть представлена а следующем виде.
При повышении доли пара от 5% до 35-40% на неудобренном фоне зернопаровых севооборотов урожайность пшеницы стабильно возрастала. Данная закономерность наблюдалась в различные по климатическим условиям годы.
Для оценки экономической эффективности земельных угодий наиболее объективным показателем является выход зерна с 1 гектара пашни (табл. 38). В засушливые годы и годы оптимального увлажнения наиболее рационально вести сельскохозяйственное производство при наличии в структуре посевных, площадей 25-30% пара, в период повышенного увлажнения количество паров должно быть меньше, до 25%, в среднем за 10 лет на период исследований наибольший выход зерна отмечается при использовании 4-х польного зернопарового севооборота.
В годы оптимального увлажнения наибольший выход зерна получен при насыщении севооборотов 25% пара. Во влажные годы данная закономерность сохранялась. В среднем за 1995-2004 гг. наиболее благоприятный уровень зернового производства складывался при наличии в структуре посевных площадей 25% пара, увеличение содержания пара до 30% резко снижает продуктивность пашни. При экстенсивном возделывании яровой пшеницы увеличение пара до 35% не снижает экономической эффективности возделывания зерновых культур.
Следовательно, по результатам расчетов можно сделать вывод о том, что в зависимости от климатических условий и обеспеченности хозяйства минеральными удобрениями и средствами защиты, доля пара в структуре посевных площадей должно изменяться. В засушливые годы при экстенсивном ведении зернового производства наличие пара в структуре посевных площадей должно быть в пределах 25-30%, и во влажные годы - до 25%. При интенсификации зернового хозяйства и внесении азота по 40 кг/га действующего вещества в засушливые годы оптимальный уровень пара 25%, а в годы достаточного увлажнения он снижается до 20%. Дальнейшее насыщение севооборотов средствами защиты от вредителей и болезней и увеличения норм внесения минеральных удобрений изменит роль предшественников в формировании урожайности зерновых культур, соответственно и структуру посевных площадей. Качество зерна - главный критерий, по которому мягкая пшеница оценивается на мировом рынке.
Повышение качества зерна, доведение его до уровня требований стандарта, является одной из важнейших данных исследований.
Зерно пшеницы не всегда удается вырастить с высоким качеством. В нашей зоне, характеризующейся неустойчивым увлажнением, на качество зерна, помимо климатических условий, большое влияние оказывают предшествующие культуры. Поэтому предшественнику при разработке севооборота отводится ведущая роль.
Курганская область, занимаясь яровой пшеницей, использует не только сорта сильных пшениц, но также и ценные пшеницы, к которым относиться и сорт Терция, который использовался в исследованиях. Он обладает хорошими хлебопекарными свойствами, но не способен, как сильные, улучшать зерно слабой пшеницы.
Нельзя оценивать зерно только по какому-то одному показателю, необходимо рассматривать множество свойств: физические, химические, а .также свойства теста и хлеба.
Многие ученые отмечали (В.В. Ермаков, Д.В. Дубовик, 2005 г), что для пшеницы лучший предшественник - черный пар, после которого в почве содержится больше азота, чем после непаровых предшественников.
За период исследований масса 1000 зерен достигла 39,0 г, то есть зерно тем крупнее, чем больше его масса (табл. 41). На неудобренном фоне максимальная масса 1000 зерен наблюдалась после зернобобовых предшественников - 32,0 г, а минимальная - на второй пшенице после пара -30,4, с применением удобрений эта закономерность сохранялась.
