Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса 8
1.1. Биология сорных растений 8
1.2. Меры борьбы с сорняками 17
Глава 2. Условия и методика исследований 33
2.1. Почвенно-климатические условия 33
2.2. Метеорологические условия в годы исследований 35
2.3. Характеристика опытного участка 41
2.4. Методика исследований 43
Глава 3. Изменение условий роста и развития растений 47
3.1. Агрофизические показатели почвы 47
3.2. Водный режим 50
3.3. Питательный режим 53
Глава 4. Влияние биологических факторов на сорные растения 63
4.1. Засоренность посевов в звене севооборота 63
4.2. Количество семян сорных растений в почве 67
4.3. Прорастание семян сорных растений 70
4.4. Динамика засоренности посевов гороха 72
Глава 5. Рост и развитие культурных растений, урожайность и ее качество 78
5.1. Рост и развитие культурных растений 78
5.2. Урожайность культур и качество урожая 81
Глава 6. Экономическая и биоэнергетическая Эффективность 86
Основные выводы 90
Рекомендация производству 91
Список литературы 92
Приложения 108
- Меры борьбы с сорняками
- Метеорологические условия в годы исследований
- Количество семян сорных растений в почве
- Урожайность культур и качество урожая
Введение к работе
Актуальность работы. Основной задачей сельского хозяйства страны является обеспечение роста производства зерна и другой продукции растениеводства на основе применения ресурсосберегающих систем земледелия. В решении данной задачи важное, значение имеет реализация комплекса мер по повышению плодородия почвы, оптимизация фитосанитарного состояния почвы и регулирование засоренности посевов до безвредного уровня.
В настоящее время в условиях Республики Татарстан наблюдается неблагополучие фитосанитарного состояние полей, засоренность посевов на многих полях превышает экономические пороги вредоносности, что приводит к существенному недобору урожая, ухудшению качества продукции, дополнительным энергетическим издержкам и другим негативным последствиям (В .П. Заикин и др., 1996; В.И. Алгинин, 1997). Борьба с засоренностью полей не носит пока планомерного, систематического и результативного характера.
Одна из причин этого состоит в том, что в конкретных региональных условиях земледелия недостаточно изучены особенности формирования количественно-видового состава и структуры сорного компонента агрофитоценозов, не проводится картографирование засоренности полей для прогноза сорняков и выбор эффективных средств их подавления в первую очередь посредством экологически безопасных агротехнических мероприятий. В производстве нуждаются в изучении экономических порогов вредоносности сорняков, особенно в связи с изменениями цен на сельскохозяйственную продукцию и средства интенсификации земледелия.
Исследования сорных растений в рамках мелко деляночных полевых опытов не учитывают всего многообразия видового состава сорно-полевых сообществ в агроландшафтах, что не позволяет выявить особенности формирования сорных компонентов агрофитоценозов характерных для всего землеполь-
5 зования, так как результаты их репрезентативны лишь для прилегающей территории. Все это затрудняет обоснование эффективных противосорняковых мероприятий. Возникает необходимость сплошного фитосанитарного обследования агроландшафтов по видовому и количественному составу сорняков по эколого-биологическим группам, ботаническим классам и семействам с целью выявления особенностей формирования сорного компонента агрофитоценозов и обеспечения эффективных мер борьбы с сорняками.
Цель и задачи исследований. Целью работы явилась изучение характера изменения засоренности полей под влиянием различных факторов биоло-гизации земледелия в условиях Предкамья Республики Татарстан, а так же разработка эффективных способов уменьшения засоренности для получения высоких, качественных и дешевых урожаев с одновременным сохранением плодородия почвы.
Для осуществления поставленной цели в ходе исследований предусматривалось решение следующих задач:
установить изменения основных показателей плодородия почвы и факторов жизни растений (агрофизические свойства, водный и пищевой режим, биологическая активность почвы) при биологизации севооборотов;
определить динамику запаса семян сорняков в почве;
выявить влияние факторов биологизации на засореннбость посевов в звене севооборотов;
провести сравнительную оценку изучаемых приемов на урожайность сельскохозяйственных культур и качество урожая;
рассчитать экономическую и биоэнергетическую эффективность приемов;
разработать предложения производству.
Научная новизна. Впервые на серых лесных почвах Республики Татарстан проведены исследования характера изменения засоренности почвы и посевов в звене севооборота при различных факторах биологизации земледелия. Изучены и разработаны перспективные способы борьбы с сорняками при биологизации в звене севооборота для улучшения плодородия почвы, а также повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Практическая значимость. Применение рекомендуемых приемов обеспечивают значительное уменьшение засоренности посевов и повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Использование факторов биологизации позволила снижению себестоимости продукции и уменьшению засоренности посевов.
Результаты исследований используются в учебном процессе.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и получили положительную оценку на ежегодных и юбилейных конференциях Казанской сельскохозяйственной академии (1997, 1998, 1999 и 2000 гг.). По теме диссертации опубликовано 5 научных статей, подготовлено 4 дипломника. Результаты исследований также использованы при разработке 2 методических указаний и рабочих тетрадей для студентов агрономического и экономического факультетов КГСХА.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 138 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству, содержит 10 рисунков и графиков, 21 таблицы, 30 приложений. Список литературы включает 196 наименований, в том числе 8 на иностранном языке.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Факторы биологизации земледелия оказывают заметное влияние на основные показатели плодородия почвы, что способствовали изменению засоренности посевов и повышению сельскохозяйственных культур.
7 2. При использовании некоторых факторов биологизации (навоз, солома)
наблюдается усиление засоренности почвы и посевов. Применение промежуточного сидерата (ярового рапса) способствует уменьшению засоренности и сдерживает ее усиление при совместном применении соломой и навозом.
Автор выражает сердечную благодарность научному руководителю Х.Х. Хабибрахманову, коллективу кафедры общего земледелия и студентам дипломникам за помощь при проведении исследований и подготовке диссертационной работы.
Меры борьбы с сорняками
Многолетняя история земледелия убедительно доказывает положительную роль севооборота в регулировании численно-видового состава сорняков в агрофитоценозах. На что указывали многие видные ученые страны (Б.А. Доспехов, 1967; П.К. Иванов, 1970, 1976; А.Ф. Фисюнов, 1973; П.П. Колмаков, 1975; К.Г. Шульмейстер, 1975; С.А. Воробьев, 1979; В.П. Заикин, 1984; Г.И. Казаков и др., 1986; Ю.Г. Дубов и др., 1986; В.П. Нарциссов, 1982, 1983; И.И. Либерштейн, 1986; В.М. Дудкин и др., 1993; В.А. Корчагин и др., 1995; В.В. Ивенин, 1995).
С.А. Воробьев (1979, 1985) отмечает, что интенсификация земледелия без соблюдения научно-обоснованных севооборотов не избавляет от опасности засорения посевов. В.П. Нарциссов (1986) указывал, что применение такого эффективного средства в борьбе с сорняками как гербициды, хотя и резко сокращает засоренность, но в отрыве от агротехники, в частности, без соблюдения севооборотов, не может решить полного очищения почвы и посевов от сорных растений.
По сообщению К.Г. Шульмейстера (1967) чередование культур сплошного сева с пропашными, рано убираемыми однолетними и многолетними травами и чистыми парами обеспечивает наиболее положительные результаты в уничтожении сорняков. В каждом таком чередовании наилучшим образом осуществляются истребительные меры путем систематического подрезания сорняков в системах основной обработки почвы, предпосевных культивации, при уходе за пропашными культурами и чистыми парами, а также при снятии укосов трав. Автор предупреждал, что положительная роль севооборота в борьбе с сорняками, вредителями и болезнями не может быть заменена ядохимикатами, в частности гербицидами. Речь может идти о рациональном сочетании агротехнических и химических средств борьбы с сорняками.
Исследованиями Б.А. Смирнова и др. (1973, 1974), Б.А. Доспехова и др. (1980), A.M. Пупонина (1980, 1985) установлено, что эффективность разных по интенсивности обработки почвы в борьбе с сорняками зависит от вида севооборота.
По мнению А.В. Фисюнова (1973) сельскохозяйственные культуры и приемы их возделывания по разному влияют на засоренность посевов. Чем больше сходства в цикле развития сорных и культурных растений, тем чаще они произрастают совместно, вызывая угнетение друг друга.
В США установлено, что из 1200 видов сорняков меньше 30 видов способны произрастать независимо от чередования культур (Н.Ф. Конев, 1967).
Бессменное возделывание одной и той же культуры на том же поле приводит к засорению посевов теми видами сорняков, которые адаптированы к совместному произрастанию (С.А. Воробьев, 1979; В.П. Нарциссов, 1982; В.М. Дудкин и др., 1993).
Отмечая бесспорную роль севооборота в регулировании засоренности полей следует отметить, что в засушливых районах страны очищение почвы и посевов от сорняков и лущение их фитосанитарного состояния во многом связано с чистым паром (К.Г. Шульмейстер, 1967, 1975; В.А. Корчагин, 1970, 1975; И.А. Цивенко, 1969; П.П. Колмаков, 1975; Г.А Чесалин, 1975; Б. М. Смирнов, 1975; И.Н. Листопадов, 1976; В.П. Нарциссов, 1982; В.А. Потушан-ский, 1976, 1982; К.В. Новожилов, 1985).
С.А. Котт (1969), изучая влияние различных культур на засоренность посевов, пришел к выводу, что чередование различных по биологическим особенностям культурных растений в севообороте угнетает специализированные сорняки. Сильно подавляются сорные растения в посевах озимой ржи, озимой пшеницы, гречихи, викоовсяной смеси. Причем после смыкания стеблестоя культурных растений поздние всходы сорняков угнетаются и отмирают под озимой рожью на 26%, просом на 30, овсом на 26%. Четко выявлена сороочи щающая роль пропашных культур как предшественников яровой пшеницы в опытах Э.Н. Рахимова, Б.Т. Щербакова (1978).
Промежуточные культуры влияют на весь комплекс химических, физических и биологических свойств почвы (J.P. Hartin, 1986).
По данным К.Г. Шульмейстера (1975) за один период парования можно сократить 60...65% почвенных запасов семян сорняков. Б.М. Смирнов (1975) указывал, что за время парования щетинник сизый был уничтожен на 92%, щирица на 88...95%. По сообщению Н.В. Милащенко, В.Г. Холмова (1977) в результате парования полей и агротехнических приемов засоренность снизилась на 38,7%, а в среднем за 3 года ротации севооборота удалось снизить запасы сорняков в слое 0-30 см с 185 до 97...113 млн. шт./га. Исследованиями Х.Х. Ха-бибрахманова (1964) с соавторами установлено, что в посевах озимой ржи в се-вооборотах с чистым паром сорняков было 7,8 шт./м , а с занятыми 12,3...24,6 шт. /м\ В опытах В.А. Потушанского (1982) засоренность озимых зерновых корнеотпрысковыми сорняками по непаровым предшественникам была в 3,8...7,1 раза выше, чем по чистым парам.
По данным Ульяновского СХИ (В.И. Морозов и др., 1996) севооборот по сравнению с бессменным возделыванием культур является мощным средством подавления сорных растений. Наилучшие сороочищения были достигнуты в зернопаровом севообороте благодаря чистому пару. По мере ротации севооборотов по сравнению с бессменным выращиванием полевых культур сократилась как численность, так и масса сорняков. В зернопропашном севообороте в составе сорного компонента преобладали просо петушье и щетинник сизый, как наиболее адаптированные к возделыванию кукурузы.
Метеорологические условия в годы исследований
Вегетационный период 1997 года. Высота снежного покрова составило 50 см. Высокий снежный покров благоприятствовал хорошему впитыванию талых вод. За апрель выпало 66 мм осадков, что составляет 200% от нормы. Среднесуточная температура была выше обычного на 1,2С. В мае выпало 38 мм осадков (93% нормы), температура воздуха ниже обычного на 1,8С. Хорошо увлажненным выдался июнь (осадков выпало 95 мм), что при умеренной температуре, оказало существенное влияние на развитие однолетних трав. В июле выпало 45 мм осадков, что составило 75% от нормы, температура была ниже на 2,1 С. В целом вегетационный период характеризуется благоприятными для роста однолетних трав (рис. 1).
Вегетационный период 1998 года. В 1998 году с января по апрель осадков выпало 124% от нормы (рис.2). Перед посевом культур накопилось достаточное количество продуктивной влаги. Май характеризовался неравномерным распределением осадков. Если в первую и третью декаду гидротермический режим приблизился к среднемноголетнему, то во вторую декаду отмечалась небольшая засуха. В июне наблюдалось повышение теплового режима - в отдельные дни температура воздуха достигала до +36 ... +38С.
Осадки выпали в четыре раза больше от нормы, что привело к сильной засухе и существенно повлияло на формирование будущего урожая. В июле осадков выпало больше нормы на 19%, а среднесуточная температура воздуха была выше среднемноголетних на 2,6 С. Гидротермический коэффициент равнялся 1,15. Август характеризовался умеренным тепловым режимом и влагообеспеченностью на уровне нормы.
Метеорологические условия 1999 года несколько отличались от предыдущего. Так, за январь - февраль, осадков в виде снега выпало в 2,3 раза больше среднемноголетней нормы (рис. 3). Снег сошел с полей в середине апреля - 12-16 числа. Апрель характеризовался повышенным тепловым режимом, но с пониженным количеством выпавших осадков. В мае количество осадков было несколько больше нормы в сочетании с прохладной погодой, в отдельные дни наблюдались заморозки до -6С, что привело к уплотнению почвы, образованию почвенной корки. Все вышеперечисленное отрицательно повлияло на полевую всхожесть ранних яровых культур. Июнь оказался жарким (выше нормы на 2,8С) и сухим: в первой половине месяца наблюдалась засуха, которая оказала отрицательное действие на формирование вегетативной массы культурных растений. Июль и август характеризовались повышенным тепловым режимом и избыточной увлажненностью. Осадки выпали на 20 и 40% больше среднемноголетнего показателя, при которой создались неблагоприятные условия для уборки озимой ржи.
Особенностью погодных условий 2000 года (рис. 4) был повышенный температурный режим в течении года с января по сентябрь, за исключением мая месяца, где среднесуточная температура была ниже нормы на 3С. При этом, дневные пониженные температуры воздуха сопровождались ночными заморозками на почве до -5С. Количество осадков перед посевом было в достаточном количестве, а прошедшие ливневые дожди в мае после посева, собствовали образованию почвенной корки, что привело к недружным всходам. В июне влагообеспеченность была на 45% выше среднемноголетних данных. Июль 2000 года характеризовался повышенным тепловым режимом и с малым количеством осадков (53% от нормы). В августе обеспеченность влагой и тепловой режим были в пределах среднемноголетних значений. В целом, вегетационный период роста и развития культур 2000 года можно оценить как относительно благоприятным годом по метеорологическим условиям.
Таким образом, анализируя погодные условия вегетационных периодов во время проведения опытов можно сделать следующий вывод, что в условиях Республики Татарстан нужно уделять первостепенное значение для накопления и сохранения влаги в почве, так как в зоне осадки выпадают неравномерно и часто бывают засухи, особенно в мае и июне - в самые критические фазы развития культурных растений.
Количество семян сорных растений в почве
Известно, что в почве находится большие запасы семян сорных растений. Часть семян сорняков всходит, другие стареют и теряют всхожесть.
Огромные запасы в почве семян и органов вегетативного размножения сорняков являются одним из основных биоценотических приспособлений сегетальной флоры для сохранения своей стабильности в агрофитоценозах.
Многочисленные исследования показывают, что сорняки потребляют из почвы значительное количество веществ, ухудшая тем самым условия питания культурных растений (Корсмо В.П., 1933; Владимиров СП., 1967).
Значительное засорение почвы происходит при внесении свежего навоза, в 30-40 тоннах которого может содержаться до 100 млн. семян сорняков (Исаев И. А., 1994).
В наших исследованиях (табл. 9) перед посевом гороха в слое 0-25 см количество семян сорных растений в почве сравнительно больше было по фонам биологизации с навозом и соломой - 22,4-24,3 тыс. шт./м2, особенно при навоз + солома - 34,3. Необходимо отметить, что по фону чисто минеральных удобрений семян сорняков было 20,1 тыс. шт./м2. При включении промежуточного сидерата на зеленое удобрение количество семян сорных растений заметно уменьшилось даже при внесении в почву навоза и соломы, где их было 19,9 тыс. шт./м2, а при сочетании только с соломой - 18,4. Использование в целях биологизации только сидератов способствовало очищению почвы от семян сорняков, по сравнению с минеральным фоном их коли-чество оказалось меньше на 4,0 тыс. шт./м или составило всего 80% от контроля.
В верхних слоях почвы количество семян сорных растений оказалось меньше, особенно существенно в слое 0-5 см по сравнению со слоем 5-10 см - 2,3 - 4,9 тыс. шт./м . Больше семян сорных растений накопилась в вариантах биологизации: навоз - 4,5 тыс. шт./м2, солома - 3,3, солома + навоз - 4,9. При использовании сидератов семян сорняков в 0-5 см слое было относительно меньше - 2,3 тыс. шт./м , а при сочетании сидератов с заделкой соломы-3,2.
В слое 0-10 см количество семян сорняков в почве больше насчитывалось также по биологическим фонам. Например, ко времени посева гороха, увеличение количества семян сорняков особенно больше было по варианту навоз - 8,1 тыс. шт./м и навоз + солома - 9,5. Относительно меньше было по минеральному фону - 6,7, еще меньше в варианте солома + сидераты - 5,6.
Количество семян сорных растений в пахотном слое изменялось в зависимости от возделываемой культуры и вариантов биологизации. Динамика поступления в почву семян сорных растений и изменения их количества в течение вегетации представлена в таблице 10.
В среднем за 2 года, если перед посевом гороха количество семян сорняков было сравнительно больше по фонам биологизации, а именно по навозу - 8,7 тыс. шт./м2, соломе - 7,1, навоз + соломе - 9,5 и меньше по минеральному фону - 6,7, то к концу вегетации количество сорняков в почве возросло и больше было в вариантах навоз + солома - 15,8 и навоз - 12,9.
Так, в данных вариантах увеличение количества семян составила соответственно 66 и 48%. На минеральном фоне прибавка равнялась 25%, а при навоз + солома + сидераты -21, при этом по сидератам - всего 10%. Таким образом, применение сидерата способствовало относительно меньшему увеличению количества семян сорняков в почве.
В наших исследованиях обращалось внимание на рассеивание семян сорняков по слоям почвы и их прорастание (табл. 11). В среднем за 2 года процент всхожести семян сорняков перед посевом гороха в слое 0-5 см было больше по навозу - 27 и навоз + солома - 26%, меньше по вариантам с использованием сидератов - 24-25, еще меньше по минеральному фону - 16.
В слое (5-10 см) процент всхожести семян сорняков больше чем в слое (0-5 см). Процент всхожести в слое 5-10 см был больше в варианте навоз + солома - 29 и солома - 28%, меньше по минеральному фону - 22 и усиленной биологизации - 20%.
Перед посевом гороха количество всхожих семян сорняков в слое 0-5 см было больше по вариантам биологизации 1274 и 1215 шт./м2, а именно по навозу - 1215 и навоз + солома - 1274, меньше в варианте сидератов - 825 шт./м . Совместное применение сидератов с биологическими факторами привело к сдерживанию всхожести семян сорняков (навоз + солома + сиде-рат) и (солома + сидерат) - 768-800 шт./м .
Урожайность культур и качество урожая
В настоящее время в мировой практике хлебопекарные качества зерна оцениваемой по активности амилазы (число падения). По данным лаборатории ВНИИЗ, зерно с низкой активностью - амилазы (200-300 сек) целесообразно использовать в качестве улучшителя, при числе падения от 200 до 140 сек. Мука любого выхода гарантирует устойчивое хорошее хлебопекарное качество. Из зерна ржи с величиной числа падения от 140 до 80 сек. Хлеб хорошего качества не получается. Такое зерно нуждается в подсортировке.
Зерно с высокой активностью амилазы (число падения менее 80 сек.) непригодно для хлебопечения и может быть использовано только на кормовые цели (А.А. Трисвятский, 1981).
По данному показателю в нашем опыте выгодно отличались варианты биологизации - 188,1-203,2 сек., меньше было по минеральному фону -111,9(прил. 18).
Содержание сырого протеина и общего азота было выше по фону биологизации (соответственно - 10,30-11,75 и 2,08-2,15%), особенно по вариантам усиленной биологизации 12,10 и 2,18, при минеральном фоне - 10,05 и 1,95 соответственно. Остальные варианты занимали промежуточное положение.
На урожайность зерновых и зернобобовых культур влияет множество факторов, в основном она слагается из следующих структурных показателей: количество растений на единицу площади при уборке, продуктивная кусти-стость, число колосков на 1 м , количество зерен в колосе, масса 1000 зерен.
В наших исследования на структурные показатели оказывали влияние прежде всего климатические условия вегетационного периода (прил.19).
Так, сильное уплотнение почвы после посева культур и низкая влажность почвы в период трубкования - колошения озимой ржи и цветения гороха значительно ослабили количество растений на единицу площади, число колосков, количество зерен в колосе, в итоге урожайность изучаемых культур.
Результаты исследований показали, что к уборке сравнительно больше продуктивных стеблей озимой ржи было при биологизации - 378 шт./м", меньше по минеральному фону - 337. А в посевах гороха меньше в варианте с навозом и соломой - 86 шт./м , больше на фонах биологизации - 88-91
Количество зерен в колосе озимой ржи было относительно больше по фонам биологизации - 35,6-34,1 штук, меньше по минеральному фону - 33,0.
Количество зерен в бобе гороха больше по фонам усиленной биологизации -6,0 штук, меньше в варианте с использованием сидератов - 5,0, еще меньше по минеральному фону - 4,0. Усиленная биологизация обеспечило увеличение количества зерен в колосе (бобе) в среднем на 1,0-1,5 штук соответственно.
Масса 1000 зерен зависела от условий роста и развития в период налива зерна, а также от сроков питания. Сравнительно больше была она на фонах биологизации 31,67-29,31 г, меньше по минеральному фону - 28,87.
В результате различных условий роста и развития культур по вариантам опыта сформировалась различная урожайность.
В 1997 году урожайность зеленой массы однолетних трав на варианте навоз + солома + сидераты была выше - 120,7 ц/га, чем при минеральном фоне - 83,6 (прил. ). В благоприятном периоде 1998 года данная закономерность сохранилась. Относительно высокая урожайность формировалась на фонах биологизации - 127,5 ц/га, меньше при минеральном - 101,8.
В среднем за 2 года урожайность зеленой массы однолетних трав на фонах биологизации была выше - 107,5-122,6 ц/га, чем по минеральному фону - 92,7 (табл. 19).
Сравнительно высокая урожайность озимой ржи формировалась по фону усиленной биологизации - 27,2 ц/га, меньше по навоз + солома - 24,6, еще меньше на минеральном фоне - 19,2.
В среднем за 2 года уплотнение нижнего слоя почвы и засоренность посевов по минеральному фону способствовали снижению урожайности гороха по сравнению с фонами биологизации.
