Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Сорные растения табачного агроценоза и методы борьбы с ними (Аналитический обзор) 8
1.1 Видовой состав и вредоносность сорных растений табачного агроценоза 8
1.2 Методы защиты табака от сорной растительности 14
1.2.1 Агротехнический метод 15
1.2.2 Биологический и селекционно-генетический методы 17
1.2.3 Химический метод 18
1.3 Совместное применение гербицидов и минеральных удобрений 23
1.4 Характеристика гербицидов и удобрений 26
Глава 2 Условия и методика проведения исследовании 29
2.1 Почвенно-климатические условия 29
2.2 Характеристика табака сорта Юбилейный 34
2.3 Агротехника возделывания табака 35
2.4 Материалы и методика исследований 36
Глава 3 Видовой состав и вредоносность сорных растении табачного агроценоза 44
3.1 Мониторинг сорного компонента 44
3.2 Критерии вредоносности сорных растений 51
Глава 4 Система защиты табака от сорной растительности 55
4.1 Биологическая эффективность противозлаковых гербицидов 55
4.2 Влияние противозлаковых гербицидов на рост и развитие табака 71
4.3 Влияние гербицидов на урожайность табака и качество табачного сырья 83
4.4 Производственная оценка системы защиты табака от злаковых сорняков 88
Глава 5 Оценка разработанной системы защиты табака от сорной растительности 94
5.1 Экономическая оценка системы защиты табака от сорной растительности 94
5.2 Эколого-токсикологическая оценка системы 97
Выводы 100
Предложения производству 102
Список литературы
- Методы защиты табака от сорной растительности
- Характеристика табака сорта Юбилейный
- Критерии вредоносности сорных растений
- Влияние гербицидов на урожайность табака и качество табачного сырья
Введение к работе
Исследования проводились в Государственном научном учреждении
Всероссийском научно-исследовательском институте табака, махорки и
табачных изделий Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИТТИ
Россельхозакадемии) в 1999-2008 гг. в рамках научно-технических программ: "Научно обосновать и разработать комплексную экологизированную систему защиты табака от вредных организмов, обеспечивающую при современном состоянии агросферы получение экологически безопасной продукции" (задание 3), "Разработать научные основы ресурсосберегающих технологий возделывания табака, обеспечивающих повышение эффективности использования агроландшафта, экологической безопасности агроценозов" (задание 2, номер государственной регистрации 0120.0404896) и "Разработать современные ресурсосберегающие методы и технологии высокоэффективной переработки сельскохозяйственного сырья при производстве экологически безопасных продуктов адекватного питания" (задание 10).
Актуальность темы. Засоренность табачных полей является одним из факторов, снижающим урожайность и качество табачного сырья. При игнорировании мероприятий по защите культуры от сорной растительности, урожайность табака снижается в 2-4 раза.
В настоящее время уменьшение засоренности табачных агроценозов осуществляется, как правило, с помощью всего двух почвенных гербицидов -стомпа (пендиметалина) и трефлана (трифлуралина) [Государственный каталог..., 2007г.], а с 2008г., только трифлюрексом (трифлуралином), 240 и 480 г/л [Государственный каталог..., 2008г.]. Такого набора препаратов явно недостаточно для системы защиты табака от сорной растительности. Для предотвращения развития резистентности у сорных растений необходимо иметь арсенал препаратов различных химических классов, обеспечивающий
чередование гербицидов и проведение эффективных комбинированных обработок.
Предыдущими исследованиями (Филипчук О.Д., 2000 г.) показано, что на посадках табака Южно-предгорной зоны Кубани преобладают малолетние поздние яровые сорняки, преимущественно - злаковые. Их вредоносность проявляется в течение всей вегетации культуры. Агротехнические меры борьбы наполовину снижают засоренность.
Преобладание в структуре сорного компонента табачного агроценоза однодольных растений определило целесообразность использования противозлаковых послевсходовых гербицидов, которые раннее не применялись на табаке в нашей стране. Селективные послевсходовые гербициды имеют меньшие нормы расхода, позволяют проводить обработку с момента установления степени засоренности культуры и не требуют заблаговременного внесения. Их включение в систему защиты табака -рациональный прием оперативного подавления этого вредоносного компонента агроценоза.
Цель и задачи исследований. Цель работы - оптимизировать систему защиты табака от злаковой сорной растительности в условиях Южно-предгорной зоны Краснодарского края с применением селективных послевсходовых гербицидов и агрохимикатов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
выявить преимущественные типы засоренности и доминирующие виды сорных растений региона исследований;
определить критерии вредоносности сорняков на посадках табака;
определить биологическую эффективность и разработать оптимальные регламенты применения послевсходовых гербицидов;
обосновать целесообразность применения смеси послевсходовых гербицидов с удобрениями (в форме некорневой подкормки);
определить производственную эффективность элементов системы защиты табака от сорной растительности;
провести эколого-токсикологическую и экономическую оценку системы защиты табака от сорной растительности.
Личный вклад. Автором определялись цели и задачи исследований, осуществлялась постановка экспериментов и получение опытных данных, проводился анализ, обобщение и оформление материалов для опубликования. Личный вклад в получении результатов исследований составил 80%.
Научная новизна. Определены критерии вредоносности сорной растительности табачного агроценоза Краснодарского края. Для защиты табака от сорной растительности разработаны оптимальные регламенты применения послевсходовых противозлаковых гербицидов: пантера, КЭ (квизалофоп-П-тефурил, 40 г/л) -1 л/га и фюзилад супер, КЭ (флуазиофоп-П-бутил, 125 г/л) — 2 л/га, по вегетирующим сорнякам в фазе 2-4 листа.
Обоснована рецептура совместного применения послевсходовых гербицидов, их смесей с некорневыми подкормками комплексных удобрений кристалон (Nj3 Р40 Кіз) "3 кг/га и нутривант плюс (No Р36 К24; Mg, В, Мп) - 3 кг/га. Установлено положительное влияние смеси гербицидов с некорневыми подкормками кристалоном и нутривантом плюс на продуктивность растений, обеспечивающее увеличение площади листовой поверхности табака на 19 %, существенное повышение урожайности до 4 ц/га. Оптимизированная система защиты табака от сорной растительности оценена по экономическим и эколого-токсикологические критериям.
Практическая значимость. На основании проведенных исследований научно обоснованы элементы системы защиты табака от сорных растений с применением противозлаковых гербицидов пантера и фюзилад супер, их смеси в чистом виде и с добавлением кристалона. Разработанные приемы в условиях производства обеспечивают снижение
токсической нагрузки на табачный агроценоз в 22 - 38 раз и получение чистого дохода в размере 11-16 тыс. руб./га.
Основные положения, выносимые на защиту;
Видовой состав и критерии вредоносности сорных растений табачного агроценоза.
Эффективность применения послевсходовых противозлаковых гербицидов пантера и фюзилад супер на посадках табака.
Система защиты табака, включающая новые химические биорациональные препараты и средства, обеспечивающие экономически приемлемое подавление сорной растительности, снижение токсической нагрузки на агроценоз, получение гарантированного урожая и табачного сырья оптимального качества.
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 3 в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 144 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству и приложений. Содержит 21 рисунок, 19 таблиц в тексте и 13 таблиц в приложениях. Список использованной литературы включает 162 наименований, из них 31 - иностранных авторов.
Благодарность. За консультативную и практическую помощь в выполнении диссертационной работы автор выражает благодарность научному руководителю О.Д. Филипчук, сотрудникам лаборатории экологии и защиты растений, членам ученого совета, методических комиссий института, филиалу ФГУ "Россельхозцентр" по Краснодарскому краю.
Методы защиты табака от сорной растительности
В практике земледелия сорные растения издавна оценивались как негативный фактор, существенно ограничивающий урожайность культур и понижающий товарные качества сельскохозяйственной продукции. Поэтому одной из постоянных и актуальных задач земледелия остается поиск новых и совершенствование традиционных способов борьбы с сорными растениями [5, 14, 22, 23].
В странах Западной Европы практикуется полное уничтожение сорняков всеми известными методами, которые входят в число трех стратегий борьбы с сорной растительностью. Первая стратегия используется фермерами Великобритании, при которой на посевах пропашных культур путем сочетания гербицидов с ручными прополками практически полностью удаляются сорные растения. Вторая стратегия представляет собой систему профилактики, когда гербициды используют каждый год, независимо от масштабов и уровня засоренности полей. При этом расходуются значительные средства и появляются устойчивые виды и формы сорняков. Третья - это система сдерживания, при которой засоренность поддерживают ниже экономического порога вредоносности. Эта стратегия наиболее приемлема с точки зрения экономической и экологической целесообразности [143,147].
Проблема получения высококачественного табачного сырья породила концепцию интегрированной системы защиты культуры от засоренности. Это -стратегия борьбы с сорными растениями активно применяется за рубежом и включает широкий ряд методов и "инструментов", которые сочетаются в технологии возделывания табака. Они представляют хорошо разработанные методы защиты, такие как селекция быстро растущих, устойчивых к сорнякам сортов табака, агротехнические и химические обработки в ходе вегетации, оптимизированная система питания растений [159, 160].
В отечественной гербологии доминирует подход рациональной борьбы с сорной растительностью агротехническими приемами и гербицидными обработками на основании экономического порога вредоносности (ЭПВ). Главная задача состоит не в полном уничтожении сорных растений, а в элиминировании их вредоносности, т. е. в доведении их численности до экономически приемлемого или безвредного уровня [30, 31, 32, 33, 34, 35].
Агротехнические мероприятия были и остаются основными в технологии возделывания табака. Основу агротехнического метода борьбы с сорняками составляют дифференцированная обработка почвы, научно обоснованный севооборот, сидерация, использование провокационных посевов, промежуточных и "ловчих" культур.
В технологии возделывания табака обработка почвы является одним из основных агроприемов. Эффективная борьба с сорными растениями обеспечивается основной обработкой почвы (осеннее двукратное лущение стерни после озимых зерновых колосовых на 5-7 и 8-10 см с последующей вспашкой на 25-27 см), предпосевной обработкой в весенний период (предпосевное чизелевание на 18-20 см и две культивации в агрегате с боронами, последняя на глубину 6-8 см за 1-2 дня до высадки рассады) [2].
По данным болгарских ученых Д. Янчевой и К. Чолаковой (1993), наименьшая степень засорения табака наблюдается при проведении осенней плантажной обработки, наибольшая - при глубоком осеннем рыхлении, т.е. без вспашки. Наибольшую прибавку урожая (до 15%) обеспечивает система, сочетающая весеннее и осеннее почвоуглубление с плантажем [137, 141].
Исследования, проведенные Н.И. Свириденко и В.И. Максимовым на Абинском ОП ВНИИТТИ показали, что традиционная отвальная вспашка осенью на 25-27 см и безотвальная обработка — наименее эффективны по снижению засоренности. Весновспашка без оборота пласта снижает засоренность на 35%, а с оборотом - на 44%. Однако она приводит и к снижению урожайности табака. Это объясняется тем, что табак весьма чувствителен к повышенной плотности почвы и его урожайность непосредственно зависит от содержания в почве гумуса и глинистых частиц. На Абинском ОП табак размещает в основном на слитых черноземах, склонных к уплотнению. Поэтому осенняя основная обработка почвы под табак является обязательным приемом, а для эффективного уничтожения сорной растительности необходимы дополнительные мероприятия [92].
На бурой лесной почве по снижению засоренности весновспашка эффективнее зяби на 70%, но урожайность при этом уменьшается на 4 ц/га, а выход высших товарных сортов - на 10%. На серых лесных почвах Абинского ОП вспашка, проведенная в ноябре, хотя и снижает засоренность в сравнении с августовской только на 39%, однако увеличивает урожайность табака на 3 ц/га. В данном случае следует совмещать приемы улучшения физических свойств почвы (осенняя вспашка) с оперативньм подавлением сорной растительности (междурядные обработки, применение гербицидов и др.) [92].
Традиционные табачные севообороты в южно-предгорной зоне Кубани включают многолетние травы и злаковые культуры. Общей задачей севооборота является устранение факторов, ограничивающих урожайность культур. Продуктивность табака в различных типах севооборотов изучалась С.Н. Алехиным [5].
Характеристика табака сорта Юбилейный
В ботанической системе табак {Nicotiana tabacum L.) принадлежит к порядку трубкоцветных (Tubiflorae), семейству пасленовых (Solanaceae), роду Никоциана (Nicotiana), вид N. tabacum L. В зависимости от эколого-географических условий выделено 5 подвидов, различающихся по фенотипу, биологическим свойствам и типу табачного сырья. Сорт табака Юбилейный относится к восточному подвиду (ssp. orientalis). Согласно классификации Е.Н. Псаревой (1969), вид N. tabacum L. представлен 23 сортотипами. Сорт Юбилейный относится к сортотипу Остролист и выведен на Абинском ОП и во ВНРІИТТИ индивидуальным отбором из гибридной комбинации от скрещивания сортов Иммунный 580 и Американ 341. Индивидуальный отбор проводили по продуктивности, желтой окраске листа, устойчивости к основным заболеваниям в парниках и в поле. Авторы сорта - Козлова В.И., Тлеуж Т.А. Юбилейный - крупнолистный сорт, растения 148-160 см высоты, эллиптической формы с сидячими листьями на стебле. Соцветие щитковидное, рыхлое. Пластинка листа со среднезаостренной верхушкой, не изогнутая. Поверхность пластинки листа мелко вспученная, края волнистые. Ткань пластинки листа средней толщины и плотности. Всех листьев на растении 35-44, технически годных 31-37. Длина листьев среднего яруса 38-48 см, ширина 21-27 см. Отношение длины к ширине 1:2. Окраска листьев желто-зеленая, венчика - розовая. Средне-позднеспелый сорт интенсивного типа развития, количество дней от посадки до начала цветения 76-90 дней, до созревания верхнего яруса 118-130 дней. Содержание никотина — 1,5-2,5%, углеводов 5-8%. По выходу товарных сортов является одним из лучших в агроэкотипе скелетного табака. Сырье после ферментации скелетное. Дегустационная оценка колеблется от 36,8 до 38,4 баллов по данным сортоучастков Краснодарского края. Сорт очень требователен к агротехнике как в рассадный, так и в полевой периоды. Относительно устойчив к вирусу табачной мозаики и устойчив к бактериальной рябухе, Y-вирусу картофеля, пероноспорозу (ложно-мучнистая роса), белой пестрице [74].
Агротехника выращивания культуры в опытах соответствовала агрорекомендациям, разработанными ГНУ ВНИИТТИ [88, 91, 118, 119, 120]. В годы диссертационных исследований культуру возделывали в восьмипольном табачном севообороте. Предшественником табака в годы исследований была озимая пшеница. Система обработки почвы включала основной, предпосадочный и междурядные приемы. Основная обработка почвы состояла в следующем: вспашку под зябь проводили в срок с 15 сентября по 15 октября, на глубину 25-30 см. Под основную обработку почвы с осени вносили удобрения суперфосфат и сернокислый калий в количестве 113 кг и 108 кг д. в./га, соответственно.
Весеннюю обработку почвы под табак начинали с боронования зяби, включающее в себя рыхление и выравнивание пашни. Проводили двукратную культивацию на глубину 8-10 см. Последняя культивация осуществлялась за 2-3 дня до посадки.
Для удобства ухода за растениями табака намечали временные дороги шириной 2,5 м. Эти дороги располагали через каждые 40 м поперек будущих рядов табака. Табак высаживали в поле в III декаде мая - I декаде июня, когда почва прогревалась на глубину 10 см до 10-12 С. Густота посадки (площадь питания) 70 х 30 см. Через 3-4 дня после посадки проверяли приживаемость растений и проводили подсадку табака.
Уход за табаком в поле начинали через 10-12 дней после посадки с культивации междурядий и прополки в рядках на глубину 6-8 см. Вторую и третью культивации проводили с интервалами в 8-12 дней, при этом глубину рыхления увеличивали до 10-12 см. Для облегчения рыхления почвы в междурядьях перед второй или третьей междурядными культивациями осуществляли подчистку растений (удаление нижних рассадных листьев). Листья собирали и выносили за пределы поля, при поражении болезнями закапывали в землю.
Критерии вредоносности сорных растений
При разработке системы защитных мероприятий табака от сорной растительности необходимо знать возможные количественные потери урожая в зависимости от биомассы сорного компонента. Одним из основных прогнозных показателей является биологический порог вредоносности (БПВ) сорной растительности, или порог "конкуренции". Это уровень засоренности поля (г/м2 или штУм2), с которого начинается существенное снижение урожайности культуры или ухудшение качества продукции.
Применение химического метода обоснованно, когда численность сорных растений превышает пороговую, с учетом негативных последствий для нецелевой биоты и элементов агроландшафта.
Для оценки реальной опасности сорной растительности в табаководческих районах Краснодарского края определен ее биологический порог вредоносности.
Уровень засоренности моделировался в диапазоне 0-200 шт./м , с "шагом" 25 штУм2 сорняков. Выявлено, что при нарастании воздушно-сухой массы сорняков до 500 г/м происходит резкое, более чем в 2 раза снижение урожайности табака. Этой массе соответствует засоренность 100 шт./м2, что близко к реально сложившемуся естественному уровню (112 штУм2 или 598 г/м2) (таблица 3.3).
Дальнейшее увеличение засоренности и фитомассы сорных растений (до 1300 г/м ) также продолжает снижать урожайность культуры, но постепенно. И как показывает статистическая обработка разница уже несущественна при засоренности 125 шт./м2и выше (до 200 шт./м2)
Очевидно, что при высокой засоренности сорняки взаимно угнетают друг друга и слабее конкурируют с культурой. Это подтверждается результатами наблюдений за ростом и развитием сорных растений. Так, воздушно-сухая масса щирицы запрокинутой при увеличении общей засоренности от 175 до 200 штУм2 уменьшилась с 1,8 до 1,6 г, ежовника обыкновенного - с 1,9 до 1,4 г, мари белой -с 3,4 до 3,1 г соответственно.
Выявлена нелинейная зависимость между уровнем засоренности поля и урожайностью табака. Изменение урожайности табака в зависимости от степени засоренности (т.е. воздушно-сухой массы сорняков или их количества на 1м2) описывается двумя уравнениями: \nY = \nYo-Km-4m, 1П7 = 1ПГО-І:«-Л/Й, где: Y- урожайность на засоренном участке, и/та; Y—урожайность на пропалываемом участке, ц/га; m — масса (воздушно-сухая) сорных растений, г/м2; " - количество сорных растений, шт./м2; К К r m, iv« _ коэффициенты вредоносности сорняков по массе и количеству, соответственно.
Коэффициенты вредоносности (KB) сорняков рассчитаны из полученных уравнений. KB по фитомассе имеет значение Кт 0,0308±0,0013, а по количеству Кп 0,0642±0,0034 для всего сорного компонента. Это величина относительно постоянна для определенных культур и типов засорения, которая характеризует связь урожайности культуры с засоренностью.
Потери урожая от степени засоренности определяются двумя величинами: уровнем урожая культуры в конкретных условиях и KB сорняков. Первая величина существенно изменяется под влиянием погодных, почвенно-агрохимических факторов и агротехники; вторая, относительно постоянна. При более высокой потенциальной урожайности табака вредоносность сорняков возрастает. Сорные растения, будучи более приспособленными, лучше используют экоресурсы и более успешно конкурируют с культурой за свет, влагу и элементы минерального питания. При обработке данных методом корреляционного и регрессионного анализов получена нелинейная зависимость урожайности табака от уровня его засоренности (рисунок 3.5).
Влияние гербицидов на урожайность табака и качество табачного сырья
Таким образом, испытуемые гербициды пантера и фюзилад супер в нормах расхода 1 и 2 л/га, соответственно, позволяют получить наиболее высокую урожайность табака относительно других вариантов.
Помимо урожайности, одним из важных показателей является качество табачной продукции. Качество табачного сырья зависит от содержания в нем химических веществ: никотина, свободных оснований, белков, аммиака, углеводов, органических смол и др. Количество и соотношение этих веществ в листьях табака определяют курительные достоинства табачного сырья. Наиболее характерными критериями при определении качества табака по химическому составу являются углеводы, белковые вещества и никотин. Распространенным показателем качества служит оценка химического состава по углеводно-белковому соотношению, т. е. числу Шмука. Чем больше содержание углеводов, тем выше качество табачного сырья. Повышенное содержание белковых веществ в табаке ухудшает его вкус и аромат.
Среднекачественные сорта табака характеризуются углеводно-белковым отношением близким к единице [12,130].
Главным действующим началом физиологической крепости табака является никотин. Содержание никотина в листьях сигаретно-папиросного табака колеблется от долей процента до 6%. Табак, содержащий никотина до 1%, относят к низконикотинному, до 2% - к средненикотинному, выше 2% - к высоконикотинному.
На контрольном варианте I (без обработок и гербицидов) было получено табачное сырье, характеризующееся снижением никотина по ломкам: с 1,4 % до 0,6 % (таблица 4.5). Гербициды фюзилад супер и пантера незначительно повлияли на химический состав табачного сырья. В данном случае крепость табачного сырья у них практически не отличалась от контрольного варианта.
Содержание углеводов в табачном сырье в вариантах с фюзиладом супер и пантерой сохранилось практически на том же уровне, что и в контроле I (без обработок и гербицидов). Доля белков в табачном сырье с применением гербицидов уменьшилось на 0,5%, что благоприятно повлияло на курительные достоинства табачного сырья.
Число Шмука как в контрольном, так и в опытных вариантах незначительно увеличивается по мере уборки урожая. Так, табак 1-Й ломки характеризуется более низким качеством в сравнении с табаком III - IV ломки. Эта зависимость сохраняется во всех опытных вариантах. Качество табачного сырья с применением фюзилада супер (число Шмука 1,21 - 1,24) и пантеры (число Шмука 1,11 - 1,20), несколько выше, чем на контроле (число Шмука 1,0-1,09).
Применение гербицидов в смеси с кристалоном обеспечило получение более качественного сырья табака. Количество углеводов к III - IV ломке увеличилось до 6,4%, а белок был на уровне 5%, что говорит о более оптимальном соотношении, чем в контроле I.
Таким образом, в ходе наших исследований не выявлено отрицательного последействия препаратов фюзилад супер и пантера на качественные показатели табачного сырья. Кристалон в форме некорневой подкормки также не снижает качество табачного сырья.
При включении гербицидных препаратов в систему защитных мероприятий необходимо располагать сведениями о содержании в табачном сырье количеств их действующих веществ. Изучение динамики остаточных количеств, проводили совместно с сотрудниками Центральной Технолитической лаборатории филиала ФГУ "Россельхозцентр" по Краснодарскому краю (таблица 4.6).
При определении содержания остаточных количеств д.в. гербицидов (в динамике) в табачном сырье (по ломкам) и в почве, их наличие не установлено. В течение вегетационного периода табака происходит деструкция препарата и его биоразбавление растениями. Испытанные гербициды не накапливаются в табачном сырье, поскольку это малостойкие химические соединения. Они быстро разрушаются в объектах окружающей среды и не сохраняются в табачной продукции.
