Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Основные направления применения комплекса средств химизации при различных способах основной обработки почвы (состояние вопроса) 13
1.1. Роль и место средств химизации при разных способах основной обработки почвы в севооборотах 13
1.2. Оптимизация применения средств химизации и способов основной обработки почвы при комплексном их применении в системе севооборотов 27
1.3. Эколого-биологическая оценка комплексного применения различных способов основной обработки почвы, удобрений и средств защиты растений 44
Глава II. Цели, задачи, методы исследований и условия проведения опытов 53
2.1. Цель и задачи исследований 53
2.2. Методы полевых и лабораторных исследований 54
2.3. Почвенно-климатические условия зоны и места проведения опытов 62
Глава III. Приемы оптимизации способов основной обработки почвы под сахарную свеклу в интенсивном севообороте в условиях комплексной химизации земледелия 77
3.1. Влияние различных способов основной обработки на физические свойства и режим влажности почвы 77
3.2. Влияние способов основной обработки почвы под сахарную свеклу на ее биологическую активность и питательный режим 94
3.3. Засоренность посевов сахарной свеклы в зависимости от систем основной обработки почвы 104
3.4. Продуктивность сахарной свеклы в зависимости от способов основной обработки почвы 114
Глава IV. Использование гербицидов при возделывании сахарной свеклы 123
4.1. Эффективность почвенных гербицидов и их смесей на посевах сахарной свеклы 123
4.2. Влияние бетанала в сочетании с почвенными гербицидами на засоренность посевов сахарной свеклы 130
4.3. Динамика появления всходов и развития листового аппарата сахарной свеклы при использовании гербицидов 133
4.4. Пораженность сахарной свеклы корнеедом 138
4.5. Динамика нарастания массы корня и сахаристости 139
4.6. Продуктивность сахарной свеклы в зависимости от применения гербицидов 144
Глава V. Разработка оптимальных систем комплексного применения средств химизации с различным уровнем удобрений и гербицидов при возделывании сахарной свеклы 154
5.1. Влияние средств химизации и способов основной обработки почвы на засоренность посевов сахарной свеклы 154
5.2. Влияние способов основной обработки почвы, удобрений и средств защиты растений на урожайность сахарной свеклы 156
5.3. Качество сахарной свеклы и ее технологические свойства в зависимости от комплекса применяемых агроприемов 164
Глава VI. Разработка эффективных технологий применения , различных систем удобрений, средств защиты растений и способов основной обработки почвы при возделывании озимой пшеницы 169
6.1. Изменение агрофизических свойств и питательного режима почвы в зависимости от способов основной обработки и удобрений под озимую пшеницу 170
6.1.1. Динамика водного режима почвы и ее агрофизических свойств 171
6.2. Азотный режим почвы и его регулирование в период вегетации растений 175
6.1.3. Изменения содержания подвижных форм фосфора и калия в почве 179
6.2. Влияние способов основной обработки почвы, удобрений и пестицидов нафитосанитарное состояние посевов 182
6.2.1. Засоренность посевов на фоне различного комплекса агроприемов 185
6.2.2. Развитие болезней и эффективность пестицидов 189
6.3. Формирование урожая озимой пшеницы и качества зерна в зависимости от технологии применения удобрений и средств защиты растений 191
6.3.1. Влияние способов обработки почвы, удобрений и средств защиты растений на урожайность озимой пшеницы 193
6.3.2. Формирование структуры урожая в зависимости от комплекса применяемых агроприемов при возделывании озимой пшеницы... 198
6.3.3. Влияние удобрений и пестицидов на качество зерна озимой пшеницы и технологические его показатели 202
6.4 Вынос азота, фосфора и калия урожаем озимой пшеницы и затраты их на производство 1 т зерна и соломы при использовании различных средств химизации 205
Глава VII. Агротехнические основы разработки эффективных технологий использования средств химизации в севообороте при различных способах основной обработки почвы 213
7.1. Влияние фонов питания на агрохимические показатели почвы и потребление питательных веществ урожаем 213
7.2. Продуктивность культур севооборота в зависимости от комплексного применения средств химизации и способов обработки почвы 218
7.3. Математическое моделирование управления продуционным процессом 223
Глава VIII. Агроэкономическая и экологическая оценка комплексного применения средств химизации в зернопаропропашном севообороте 240
8.1. Агроэкономическая эффективность изучаемых технологий в зернопаропропашном севообороте 240
8.2. Экологическая оценка комплексного применения средств химизации 245
Глава IX. Энергетическая оценка технологий возделывания сельскохозяйственных культур в севообороте .- 263
Общие выводы 268
Предложения производству 275
Литература 277
Приложения 344
- Оптимизация применения средств химизации и способов основной обработки почвы при комплексном их применении в системе севооборотов
- Влияние способов основной обработки почвы под сахарную свеклу на ее биологическую активность и питательный режим
- Динамика появления всходов и развития листового аппарата сахарной свеклы при использовании гербицидов
- Влияние способов основной обработки почвы, удобрений и средств защиты растений на урожайность сахарной свеклы
Введение к работе
Центрально-Черноземная зона имеет благоприятные почвенно-климатические условия для интенсивного ведения сельскохозяйственного производства. Располагая 8,2 % пахотных земель от наличия их в Российской Федерации, здесь производится около 11,7% зерна, 52,2 % - сахарной свеклы, 15,9 % - семян подсолнечника,9,3 % - картофеля и овощей, большое количество животноводческой продукции (Романенко, Комов, Тютюнников, 1996).
Вместе с тем, имеющийся потенциал зоны используется далеко не полностью. Урожайность сельскохозяйственных культур значительно ниже возможной, бизнес-планы по производству зерна, сахарной свеклы за последние пять" лет не выполнялись. Свекловодство носит неустойчивый характер. Качество основной массы продовольственного зерна остается низким.
Несмотря на широкое внедрение научно-обоснованных систем земледелия, сельское хозяйство региона сталкивается с рядом негативных явлений - резкими колебаниями урожайности по годам, отдельным хозяйствам и районам, проявлениями водной эрозии, разрушающей почву, снижающей ее плодородие. Особый вред растениеводческой отрасли наносят сорные растения, которые являются конкурентами культурных растений по использованию влаги, элементов питания и других факторов. По последним данным, только в Белгородской области, важной составляющей житницы Центрального Черноземья, две третьих пашни засорено в средней и сильной степени, а внесение удобрений под культурные растения в последние годы составляло по 30-35 кг д.в. удобрений(Тютюнов, Доманов, Шаповалов, Позднякова, 2001).
Средние потери растениеводства от вредителей болезней и сорняков могут достигать свыше 30 % потенциального урожая (Захаренко, 1984; Новожилов, 1989). Для устранения влияния этих негативных явлений рекомендовано применение пестицидов. Однако теоретические основы и методология комплексного использования средств химизации и способов обработки почвы в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур
изучены еще недостаточно. Обеспечить стабильное функционирование современного эколого-ландшафтного земледелия можно путем внедрения научно-обоснованных, - приспособленных к местным условиям, зональных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. В таких технологиях важное значение приобретают не только способ обработки почвы и уровень применения удобрений, но и рациональное внесение средств защиты растений от сорняков, вредителей и болезней. Мировой опыт земледелия свидетельствует о том, что устойчивое производство зерна, сахарной свеклы и других культур возможно лишь при условии комплексного учета всех факторов, определяющих рост, развитие и формирование урожая и его качества. Складывающаяся на полях фитосанитарная обстановка требует в дальнейшем перехода от прямой борьбы с сорняками, вредителями и болезнями к организации интегрированной борьбы с вредными объектами в системе защиты растений (Новожилов, 1987; Ладонин, 1990).
Разработка мероприятий по защите растений должна строится на основе долгосрочного и краткосрочного прогноза распространения сорных растений, вредителей и болезней по регионам страны и отдельным хозяйствам с учетом экологической безопасности и экономических порогов их вредоносности. Гармоническое сочетание всех факторов в оптимальных режимах, с учетом почвенно-климатических условий, прогнозов фитосанитарного состояния посевов, создания оптимального режима питания, влажности почвы и других факторов обеспечивает необходимый рост урожаев, его стабилизацию и экологическую чистоту.
Разработка экологически обоснованного применения удобрений, гербицидов и других средств химизации в зависимости от способа основной обработки почвы, новых сортовой гибридов может служить научной основой для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур с хорошим качеством продукции. Блок химизации в зональных технологиях обеспечивает высокую эффективность, которую при раздельном и не систематическом применении средств химизации получить фактически
7 невозможно. При этом рост урожаев должен опережать рост затрат, в связи с чем затраты на производство 1 центнера продукции неуклонно снижаются (Ладонин, 1986; Ладонин, Доманов, 1988).
О высокой эффективности пестицидов и удобрений свидетельствуют данные научно-исследовательских учреждений (Милащенко, 1986; Захаренко, Ртищева, 1992; Ладонин, Алиев, Валькова, 1992; Талвоя, Аусмеэс, Роосалу. 1992; Цимбалист, 1993) и практика сельского хозяйства (Варжин, Ляблин, 1992; Воробьев, Карпейкин, 1992). Поэтому изучение эффективности комплексного применения различных способов обработки почвы и средств химизации в конкретных почвенно-климатических условиях имеет большое научное и народно-хозяйственное значение.
Одним из основных факторов повышения продуктивности земледелия является применение удобрений и среди них в первую очередь минеральных (Минеев 1984; Кореньков, 1989 и др.). Однако, при наличии неблагоприятной фитосанитарной обстановки в посевах сельскохозяйственных культур удобрения часто не дают ожидаемого эффекта (Ладонин, 1976, 1985; Ладонин, Чесалин, Пронина и др., 1976; Груздев, 1980, 1988; Фадеев, Новожилов, 1984; Новожилов, 1988).
Актуальность проблемы. Повышение культуры земледелия, энергетически и экономически оправданное использование ресурсов, снижение потерь урожая от вредителей, болезней и сорняков - основные направления решения проблемы оптимизации производства растениеводческой продукции.
В условиях достигнутого высокого уровня производства
сельскохозяйственной продукции дальнейшего роста нельзя добиться влияя
лишь на отдельные составные части его. Необходимо комплексное
воздействие на все стороны растениеводства. Поэтому в этой, работе
усилия автора были направлены на разработку оптимальной системы
комплексного применения минеральных удобрений, химических средств
защиты растений и способов обработки почвы, обеспечивающих получение
запланированных урожаев и охрану окружающей среды. Вместе с
тем, биологические методы защиты растений, особенно от
сорняков, пока еще недостаточно разработаны и внедрены в производство (Захаренко, 1987). Обеспечение благоприятной фитосанитарной обстановки в
8 посевах с помощью одних агротехнических мероприятий не всегда удается добиться. Поэтому химический метод в комплексе с другими методами защиты растений еще занимает основное место в создании благоприятной фитосанитарной обстановки агроценозов. Вопросы оптимизации использования средств химизации и их комплексной оценки относятся к недостаточно изученным или совершенно неразработанным, особенно в условиях, когда применяются различные способы обработки почвы (отвальная вспашка, рыхление без оборота пласта и др.) для агроэкосистем Центрально-Черноземной зоны и являются актуальными. Особенно возрастает их значимость в связи с обострением экологических, энергетических и экономических проблем. Для совершенствования технологии возделывания сельскохозяйственных культур требуются новые экспериментальные данные по влиянию современных гербицидов, фунгицидов и инсектицидов на фитосанитарное состояние агрофитоценозов и продуктивность культур зернопаропропашного севооборота при различных приемах основной обработки почвы и удобренности, направленных на сохранение почвенного плодородия.
Научная новизна работы. На основании длительных стационарных и краткосрочных полевых опытов, впервые в Центрально-Черноземной зоне установлено влияние оптимального сочетания удобрений и средств защиты
растений при различных способах основной обработки почвы на
продуктивность, урожайность и качество озимой пшеницы и сахарной свеклы в
севообороте.
Разработаны математические модели на основе экспериментальных данных, которые позволяют выявить влияние комплексного применения средств химизации на урожайность и качество сельхозкультур с учетом погодных условий (ГТК, осадки, температура воздуха).
Системные подходы, примененные в данной работе, позволили установить взаимосвязь урожайности и качества сельскохозяйственной продукции с дозами удобрений, степенью химической защиты, погодными
9 условиями и рассчитать доли каждого из этих факторов в достижении конечного результата.
Использование принципов системного подхода позволяет контролировать процесс возделывания сельхозкультур и активно влиять на формирование их заданного урожая и качества. Использование математических моделей позволяет с учетом данных краткосрочного прогноза погоды на начальных этапах вегетации растений производить расчеты оптимального внесения необходимых удобрений (подкормки) для более эффективного их использования, а также при планировании урожая сельскохозяйственных культур, прогнозировать его величину в зависимости от возможных погодных условий (ГТК), при внесении данного количества удобрений (NPK).
Оптимизация параметров блока химизации явилась теоретической основой для разработки перспективных технологий возделывания сельскохозяйственных культур зернопаропропашного севооборота. Впервые в зоне обосновывается экологическая, экономическая и энергетическая оценка применения средств химизации в системе севооборота при различных способах обработки почвы. Доказано, что при научно-обоснованном комплексном применении средств химизации технологии возделываемых культур экологически безопасны, способствуют высокой окупаемости энергетических средств.
Использованы современные математические методы анализа полученной информации с помощью персонального компьютера IBM PC.
Практическая ценность работы. Многолетняя работа по изучению эффективности удобрений и средств защиты растений позволила теоретически
>
обосновать и практически на больших площадях получать урожаи зерна ценной озимой пшеницы 55-60 ц/га, сахарной свеклы 400-450 ц/га, ячменя 45-50 ц/га, повысить продуктивность севооборота до 50-55 ц/га зерновых единиц, поднять экономическую окупаемость затраченных средств. Результаты исследований позволили подготовить ряд конкретных предложений и разработок для Белгородской области и Центрально-Черноземной зоны, в том числе:
1. Научно-обоснованная система земледелия Белгородской области
на 1982-1985 годы (1982) - Раздел «Внедрение индустриальных технологий».
2. Научно-обоснованная система земледелия Белгородской области
л 1990г. — Раздел «Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных
культур в почвозащитном земледелии».
Пути увеличения производства сахара в Белгородской области. Белгород. - 1990г.
Технология комплексного применения средств химизации при возделывании озимой пшеницы с целью получения 5 0-5 5 ц/га высококачественного зерна. Белгород. - 1992г.
Главный хлеб XXI века. Белгород. - 2001г.
Свеклопроизводство. Белгород. - 2002г.
7. Приемы борьбы с сорняками на посевах зерновых культур в
ландшафтном земледелии. Белгород. — 2003 г.
Указанные разработки были утверждены на НТС, одобрены президиумом ВАСХНИЛ и РАСХН.
Практическая ценность диссертационной работы подтверждается внедрением рекомендованных технологий на площади 150 тыс. гектаров озимой пшеницы и 50 тыс. гектаров сахарной свеклы с годовым эффектом более 10 млн. рублей.
'ф Апробация работы и публикации. Основные положения, изложенные в
работе были доложены и получили одобрения на Всесоюзных научно-практических конференциях, в т.ч. во ВНИС (Киев) - 1980 г., Воронеж, ВНИИСС, 1983, на зональных агрономических конференциях - Белгород, 1993, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001гг., Воронеж, 1996, Кинель, 1997, Москва, 1998, Белгород, 2001, 2002г., использовались в докладах на областных и районных конференциях, совещаниях и семинарах (1980 - 2001гг.), выступлениях по областному телевидению и радио, публикациях в областных и
\Щг районных газетах ЦЧЗ, научно-производственных журналах «Земледелие»,
«Сахарная свекла», «Защита растений».
По материалам диссертационной работы опубликовано 61 печатная работа.
Личное участие автора в выполнение работы. Автор принимал
участие в разработке тематики и программных исследований, им
обобщены литературные источники по теме диссертации, лично или
под его руководством проведены N полевые и лабора-
торные исследования, сделан анализ полученной научной информации. Им
разработана оптимальная система комплексного применения
минеральных удобрений, химических средств защиты растений и способов обработки почв, обеспечивающие получение запланированных урожаев высокого качества и охрану окружающей среды.
Научные положения, представляемые к защите.
1. Комплексное применение систем обработки почвы, минеральных
удобрений и средств защиты растений обеспечивает увеличение
продуктивности севооборота до 50-55 ц/га зерновых единиц.
2. Эффективность вспашки и безотвальной обработки почвы
выравнивается при внесении минеральных удобрений (NPK по 120-180 кг/га)
под сахарную свеклу и (NPK)6o — под озимую пшеницу.
Применение средств защиты растений на озимой пшенице и сахарной свекле снижает затраты труда по уходу за культурами на 25-26 % и повышает урожайность на 15-20 %.
Оптимизация средств химизации и обработки почвы
обеспечивает получение ценной пшеницы 55-60 ц/га, сахарной свеклы — 400-
450 ц/га при сохранении уровня плодородия и экологической устойчивости
почв.
Диссертационная работа выполнена в Белгородском
НИИСХ (1986-2001 гг.) и на Белгородском опорном
пункте ВНИИСС (1977 - 1979 гг., 1982-1984 гг.). Производственная проверка результатов исследований проводилась в
12 различных почвенно-климатических зонах Белгородской области, которые во многом отражают условия Центрально-Черноземного региона.
Работа выполнялась в соответствии с Государственной программой (0181.5009732), которая является одним из разделов государственной проблемы. О.М. 038.03.01.13 «Провести научные исследования и разработать комплексную систему мер (агрохимических и химических) борьбы с сорняками по основным зонам свеклосеяния, обеспечивающих возделывание сахарной свеклы без затрат ручного труда» и 02.11.45.101.13. «Изучить систему комплексного применения средств химизации в условиях ЦЧЗ при выращивании сельскохозяйственных культур по интенсивной технологии».
В проведении полевых опытов и лабораторных исследованиях автору оказывали помощь и поддержку сотрудники лаборатории защиты растений, плодородия почв, сектора экономики, лаборатории массовых анализов БелНИИСХ, опорного пункта ВНИИСС, отдела земледелия Белгородской ГСХА. Считаю своей обязанностью выразить всем им, а также руководству Белгородского НИИСХ в лице директора Тютюнова СИ. признательность и благодарность. В процессе работы автор получал советы и консультации докторов сельскохозяйственных наук Доманова Н.М., профессоров Хмельницкого А.А., академика, доктора сельскохозяйственных наук, профессора, заслуженного деятеля науки Котляровой О.Г., докторов сельскохозяйственных наук, профессоров Акулова П.Г., Шелганова И.И. Азарова Б.Ф., кандидатов сельскохозяйственных наук Асыка Н.Р., Долженко
Н.К., Мазепина С.К., Соловей И.Н., Черкащина М.В
Всем им автор выражает искреннюю благодарность и признательность.
Оптимизация применения средств химизации и способов основной обработки почвы при комплексном их применении в системе севооборотов
Литературные данные свидетельствуют о том, что наряду со специфическим действием пестицидов и удобрений, отмечено их побочное положительное или отрицательное влияние на фитосанитарное состояние посевов. В то же время задачи охраны окружающей среды предусматривают оптимизацию доз и сроков применения средств химизации, в том числе пестицидов, на основе экономических порогов вредоносности сорняков, болезней и вредителей в целях снятия возможных негативных последствий их применения. Только при оптимизации всего арсенала приемов обработки почвы в севообороте, системы удобрений, интегрированной защиты растений, использования сортов интенсивного типа и современных технических средств возможно создать условия для резкого увеличения урожайности сельскохозяйственных культур на основе повышения плодородия почв.
Проведенные в нашей стране и за рубежом исследования показали, что одни агротехнические мероприятия недостаточны для очищения посевов от сорных растений. Поэтому возникла необходимость разработки химических мер борьбы с сорняками при помощи избирательных гербицидов (Соколов, 1935; Crafts, Reiber, 1945; Hamner et al., 1947; Гунар, Березовский, 1952; Гудерман, Плюгган, 1958; Чесалин, 1962, 1971). При правильном сочетании с агротехническими и биологическими методами химический обеспечивает существенное очищение посевов от сорной растительности, повышение урожайности культур, снижение трудовых и энергетических затрат.
Вместе с тем, при длительном применении одних и тех же гербицидов могут распространяться в посевах устойчивые к ним виды сорных растений, в результате чего снижается эффективность химической прополки (Монствилайте, 1967; Королев, Старосельский, 1969; Воеводин, 1975; Roberts, Neilson, 1981; Putwain, 1982; Rahman et al., 1983). Для борьбы с устойчивыми видами сорных растений рекомендовано применение гербицидов более широкого спектра действия, а также использование разных гербицидов в различных смесях или сочетаниях (Крафтс, Роббинс, 1964; Furtick, 1968 Либерштейн, 1973; Семенов, 1976; Чесалин, Ковалева, 1976; Хмельницкий, Шаповалов, 1979; Шаповалов, 1980,1982; Шаповалов, Иевлев, 1996; Гамуев, 1996).
В настоящее время для каждой культуры сложился определенный ассортимент гербицидов, который позволяет существенно уменьшить засоренность посевов, снизить потери урожая от сорных растений. В посевах зерновых культур рекомендованы как отдельные препараты, так и их смеси на основе 2.4-Д, 2М-4Х, дикамбы, хлорсульфурона мочевины (Ширшиков, 1970; Чесалин, 1971; Feyerabend, 1971; Расиньш, Тауриня, 1976; ). В посевах кукурузы применяются симазин, атразин, 2.4-Д, лонтрел, дикамба и некоторые другие гербициды и их смеси (Макодзеба, 1959; Николаева, 1959; Груздев, 1980). В Российской Федерации и других странах проведены широкие исследования по разработке агротехнических и химических мер борьбы с сорняками в посевах свеклы. И хотя растения свеклы чувствительны к большинству имеющихся гербицидов, для очищения ее посевов от сорняков рекомендован ряд избирательных препаратов (Кутузов, 1962; Dawson, 1971; Гоник, 1973; Груздьев, 1974; Борона, 1976; Dexter, 1977; Пузиков, Сергеев, 1978; Стонов и др., 1979; Hofmann, 1979; Груздев, Ковриго, 1980; Schaufele, 1982; Хмельницкий, Шаповалов, 1991; Гамуев, Корниенко, Спесивцев, 1994; Гамуеев, 1996; Шаповалов, Иевлев и др., 1997; Гуреев, Лгибалов, 1997).
Однако, принципы подбора гербицидов в сочетании с удобрениями и другими средствами химизации в посевах культур севооборота разработаны недостаточно. Не установлены наиболее избирательные и безопасные гербициды или смеси и сочетания препаратов в посевах отдельных культур, их нормы и рациональные сроки применения. Важным аспектом использования гербицидов в севообороте является оптимизация степени насыщения его химическими средствами. Поскольку при использовании гербицидов в севообороте на их прямое действие накладывается последействие ранее внесенных препаратов, очень важно установить рациональную систему их применения, не допускать загрязнения окружающей среды остаточными количествами пестицидов и их метаболитов. На основании экспериментальных данных некоторые авторы (Апетенок, 1971; Милащенко, 1972; Воеводин, 1974; Груздев, 1974; Кутузов, Каменева, 1982) считают, что целесообразно применять гербициды не ежегодно, а в посевах наиболее "нуждающихся" в них культур. В то же время, есть сообщения о необходимости ежегодного внесения гербицидов в севообороте (Безуглов, Постоева, 1975; Безуглов, 1981).
Применяемые гербициды не только уничтожают в посевах сорные растения, но в той или иной степени влияют на процессы обмена веществ культурных компонентов ценоза. При этом очень важно, чтобы не ухудшалось качество продукции. Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур предусматривают оптимальное их обеспечение элементами минерального питания при сведении к минимуму лимитирующих урожайность факторов. Установлено, что средние потери от вредителей, болезней и сорняков оцениваются в 30 % потенциального урожая, а от сорных растений - 10.3 % (Мельников и др., 1977; Державин и др., 1984; Минеев, Ладонин, 1986). По подсчетам ФАО, потери урожая от сорняков, вредителей и болезней составляют для риса 47.1%, для кукурузы - 35.6%, для пшеницы - 24.4% (по В.Ф. Ладонину, 1990). Сорные растения причиняют огромный вред сельскому хозяйству всего мира. Потери урожая от сорняков составляют 9.5 % и оцениваются примерно в 20.4 млрд, долларов (Е.П. Кулаков, 1968). Стоимость среднегодовых потерь урожая от сорняков в Северной и Центральной Америке превышает 2741 млн. долларов, в Европе - 3269 млн. долларов, в Африке - 2915 млн. долларов, в Азии - 7089 млн. долларов. В США потери от сорняков с учетом затрат на борьбу с ними и снижение урожая сельскохозяйственных культур от них за период с 1942 по 1951 год превысил 3740 млн. долларов, а в Канаде только за 1954 год эти потери составили 470 млн. долларов (А. Крафтс, У. Роббинс, 1964). Большой вред наносят сорняки земледелию всех других регионов и стран мира (Schuman, 1975).
По данным С.А. Котта (1964) в нашей стране насчитывается около полутора тысяч видов сорняков, многие из которых распространены повсеместно. Убытки от сорняков превосходят потери от вредителей, болезней, градобития вместе взятых (Котт, 1969). По данным А.И. Мальцева (1962) в результате засорения полей урожайность гороха снижается на 20 процентов, кукурузы - на 50-80. Конкуренция между сорняками и культурными растениями в отношении света, воды и питательных веществ - основная причина недобора урожая. По многолетним данным на засоренных полях, занятых различными культурами, почва имела влажность на 2-3 % ниже, чем на чистых посевах (Храмцов, Титов, 1968). По данным В.П. Мосолова (1952) потери воды от сорняков на одном гектаре могут достигнуть 40-50 тыс. пудов, то есть такого количества, которого могло бы хватить для получения 35-45 пудов зерна.
Влияние способов основной обработки почвы под сахарную свеклу на ее биологическую активность и питательный режим
В системе агротехнических мероприятий обработка почвы играет важную роль в борьбе с сорняками.
Система зяблевой обработки почвы должна не только освобождать посевы от сорных растений, но и в значительной мере очищать верхний горизонт пахотного слоя от сорняков (Савельев, Кривонос, 1968; Матушкин, 1978, 1980; Шаповалов, 1981).
В наших исследованиях различные способы отвальной и безотвальной обработки изучались на фоне смеси почвенных гербицидов эптама и ТХА (4+8 кг/га) под предпосевную культивацию и без них (контроль).
Опыты проводились на полях, преимущественно засоренных малолетними сорнякахми, среди которых доминировали марь белая, щирица колосистая, пикульник-жабрей, яснотка пурпуровая, фиалка полевая, горец вьюнковый, горец шероховатый, пастушья сумка, ярутка полевая, подмаренник цепкий, редька дикая, торица полевая, а из многолетних - вьюнок полевой, осот желтый, осот розовый.
Исследованиями установлено, что после уборки предшествующей культуры (озимая пшеница) преобладающая часть семян сорняков сосредоточена в верхнем (0-10 см) слое почвы. Поэтому основной задачей зяблевой вспашки является перемещение верхнего, наиболее засоренного слоя пахотного горизонта на дно борозды и закрытие его более чистым от семян сорняков нижними слоями.
Наилучшим образом, это осуществляется при вспашке плугами с предплужниками. Считается, что при такой вспашке основная часть семян сорняков заделывается в нижние слои пахотного горизонта. Однако, применяемые в настоящее время для вспашки плуги подрезают предплужником верхний слой на 2/3 ширины захвата основного корпуса и перемещает его не на дно борозды, а на откос предыдущего пласта, часть его перемешивается с другими слоями. Кроме этого, современные плуги не делают оборота пахотного слоя. Поэтому при проведении культурной вспашки не достигается желаемых результатов по распределению семян сорняков по горизонтам пахотного слоя, что является причиной снижения эффективности глубокой вспашки.
Особый интерес в этом отношении представляет двухъярусная вспашка, проводИхМая плугом ПЯ-3-35. Двухъярусный плуг имеет предплужники с шириной захвата 30 см, поэтому подрезают пласт на ту же ширину, что и основные корпуса. Их полувинтовые отвалы хорошо сбрасывают верхнюю часть пахотного слоя на дно борозды. Основные корпуса плуга подрезают нижний пласт на 10-30 см и укладывают его на верхний слой почвы, уложенный предплужником, при этом почвенные слои меняются местами.
Первостепенной задачей следует считать создание условий для прорастания максимального количества семян сорных растений в летне-осенний период в верхнем слое почвы. С помощью дискового и лемешного лущения, т.е мелких предпахотных обработок, удается создать такие условия. Верхний слой почвы перед последней глубокой обработкой значительно очищается от жизнеспособных семян сорняков. Цель глубокой обработки — придание пахотному слою почвы оптимальных агрофизических показателей для нормального роста сахарной свеклы. Обычно эту операцию проводят путем вспашки на 30 см.
Изучение распределения семян сорняков по горизонтам пахотного слоя показало, что после уборки озимой пшеницы основная масса сорных растений (58,3%)) сосредоточена в верхнем (0-10см) слое почвы и только 14,8% их общего количества находится в слое 10-30см (рис. 9).
Улучшенная зябь обеспечивала распределение семян сорняков по горизонтам пахотного слоя почвы (0-10, 10-20, 20-30 см) примерно в равных количествах (30-39%). При бесплужно-послойной обработке (варианты 12, 13) семена сорных растений находились в основном в слоях почвы 0-10 см и 10-20 см (39-45%), и лишь 15 % в слое 20-30 см.
Комбинированный способ зяблевой обработки почвы в сравнении с улучшенной зябью несколько хуже обеспечивал заделку семян сорняков в нижний горизонт пахотного слоя почвы, но в то же время он уменьшал их количество в верхнем слое (0-10 см). Основная масса сорняков была заделана в слой почвы 10-20 см. Среди изучаемых способов основной обработки почвы только при двухъярусной вспашке была осуществлена более полная заделка семян сорных растений верхнего слоя на глубину 30 см. В полном соответствии с характером перераспределения семян сорняков по профилю почвы под влиянием способов основной обработки находится засоренность посевов сахарной свеклы (табл. 3.11). Вследствие более полной и глубокой заделки в почву семян сорных растений, двухъярусная вспашка способствовала значительному снижению количества вегетирующих сорняков во все сроки определений. Перед формированием густоты стояния растений на фоне без гербицидов засоренность свеклы при этом способе обработки была в 1,3 раза меньше, чем на участках с улучшенной зябью, и в 2 раза — чем на контроле. Еще лучше результаты в уменьшении количества вегетирующих сорняков, по отношению к улучшенной зяби, получены на делянках с комбинированной обработкой. Изученные способы комбинированных обработок (варианты 7-11) уменьшали в начале вегетации свеклы количество сорных растений на 42-48% по отношению к контролю, и на 9-20 — в сравнении с улучшенной зябью. Это можно объяснить тем, что семена сорняков при комбинированной и улучшенной обработках были спровоцированы первой и второй мелкой обработками и взошли, а третьей обработкой уничтожены, но на делянках с улучшенной зябью при отвальной вспашке из нижних горизонтов почвы выносится новая партия прошедших стадию покоя семян сорных растений, которые весной дают всходы и увеличивают засоренность посевов.
Динамика появления всходов и развития листового аппарата сахарной свеклы при использовании гербицидов
Гербициды действуют не только на сорняки, но и на культурные растения, нарушая при этом жизненные процессы, что иногда приводит к подавлению, угнетению и замедлению развития растений и снижению продуктивности культуры (Мельничук, 1963; Воеводин, 1966; Милый, 1969; Scherfenberg Theodor, 1971; Devision, 1972). Поэтому, одной из важнейших задач наших исследований было изучение влияния гербицидов и их смесей на формирование урожая сахарной свеклы в течение всего вегетационного периода.
В исследованиях Р.И. Словцова (1976) масса сухих растений в фазе вилочки при внесении 6 кг/га эптама была меньше на 26-30 %, чем на контроле. Такие же результаты получены в опытах Л.И. Королева, A.M. Гулидова (1968), Ф.А. Лут, А.В. Яковлева (1970), П.С. Жуковой, A.M. Ботвиньевой (1974).
По мнению ряда исследователей, применение в оптимальных дозах почвенных гербицидов незначительно влияет на всхожесть семян сахарной свеклы (Фисюнов и др., 1973; Яценко, Свиридов, 1977). Повышенные же их дозы (ТХА, эптам) снижают густоту всходов (Лобанов, 1966; Беляев, 1971). Применение бетанала на слабовыщелоченном черноземе Краснодарского края (Гоник, 1973) на фоне предпосевного внесения 4 кг/га эптама в условиях повышенной температуры (28-30) снизило густоту насаждения сахарной свеклы на 20 тыс. шт./га.
В ряде работ отмечается, что в начале растения свеклы отстают, а затем развитие их идет даже лучше. Исследований по совместному действию почвенных гербицидов и бетанала на развитие свеклы и густоту насаждений недостаточно. В наших исследованиях внесение под культивацию эптама, эптама + ТХА, ТХА, ленацила + ТХА и ленацила (табл. 4.3), не отразилось на динамику появлении всходов. Полные всходы отмечены одновременно на 3-4-й день в вариантах ТХА + эптам и на контроле в остальных вариантах - на 4-5-й день.
Гербициды несколько сдерживали рост растений сахарной свеклы. В вариантах эптам и эптам + ТХА всходы были развиты слабее, но с появлением второй пары настоящих листочков угнетения не было заметно. В вариантах с другими гербицидами сдерживания развитии растений свеклы не наблюдалось. Таким образом, внесение почвенных гербицидов под предпосевную культивацию не оказывает влияния на густоту всходов сахарной свеклы. Изменяется лишь незначительно динамика всходов, гербициды несколько сдерживают их появление.
Продуктивность сахарной свеклы находится в тесной корреляционной связи с развитием ассимиляционного аппарата (Орловский, 1961). В наших опытах ставилась задача проследить за ходом нарастания листовой поверхности сахарной свеклы при выращивании ее с применением комплекса гербицидов. Выше мы отмечали, что на делянках, где вносили эптам и смесь эптам + ТХА в период всходов растения сахарной свеклы были несколько слабее по развитию, чем на контроле. Но в дальнейшем, как показали измерения листовой поверхности, по развитию ассимиляционных органов, оба варианта сблизились. В первый срок учета на фоне бетанала и 10-12 всхожих клубочков общее количество листьев на 1 растение в сравнении с контролем было одинаково и составило 12-15 штук. Во второй срок в вариантах с гербицидами количество листьев было одинаково с контролем, т.е. обработка бетаналом вегетирующих растений не вызвала существенных изменений в размере и количестве листьев сахарной свеклы. В третий срок общее количество листьев было практически одинаково как на контроле, так и в вариантах с гербицидами. Динамика нарастания листовой поверхности сахарной свеклы в зависимости от применяемых гербицидов за годы исследований отражена в рис.12 и приложениях 6-10. В вариантах с прополкой и использованием бетанала общая площадь листовой поверхности в первый срок замера на контроле была на 320-469 см меньше, чем в вариантах с почвенными гербицидами. Далее также наблюдалась разница в площади листовой поверхности. Так, на 1 августа при максимальной площади листьев она составляла 403-605 см , а на 1 сентября - 219-392 см . На варианте без прополки с бетаналом суммарная площадь листьев на контроле была почти в 2 раза ниже, чем там, где применялись почвенные гербициды. Наблюдения показали, что нарастание листовой поверхности на всех вариантах шло интенсивно, но и здесь при использовании гербицидов общая листовая поверхность была больше на 699-1020 см . К 1 сентября эта разница сократилась и составила 371-576 см . К началу сентября площадь листьев уменьшается из-за начала технологической спелости сахарной свеклы.
На вариантах "без бетанала с прополкой и без нее" количество листьев не было постоянным. На 1 июля общее количество листьев на контроле было на 1-2 листа меньше, чем на вариантах с гербицидами. Листовая поверхность 1 растения в варианте с прополкой была выше контроля на 352-460 см , а в варианте без прополки - на 322-582 см .
Максимальная листовая поверхность с прополкой составила 2989 см2, без прополки - 1831 см на 1 растение. В вариантах с гербицидами она была выше на 400 см с прополкой и на 883 см без прополки. Общее количество листьев в вариантах было примерно одинаковым. На 1 сентября общее количество листьев на сахарной свекле было на 1-2 больше, чем на контроле. Из-за сильной засоренности контроля площадь листовой поверхности растений сахарной свеклы была на 316-663 см больше в вариантах с гербицидами. Особенно высокой она была в вариантах ленацил + ТХА и эптам + ТХА.
Влияние способов основной обработки почвы, удобрений и средств защиты растений на урожайность сахарной свеклы
Центрально-Черноземная зона имеет благоприятные почвенно-климатические условия для успешного ведения сельскохозяйственного производства. Вместе с тем, имеющийся потенциал зоны используется далеко не полностью. Урожаи зерновых и других культур значительно ниже возможных, зерновое хозяйство носит неустойчивый характер. Качество продовольственного зерна остается низким. Как свидетельствует опыт России и многих развитых стран мира, один из главных факторов увеличения урожайности — крупномасштабное комплексное применение удобрений и средств защиты растений на фоне высокой культуры земледелия. Лишь на основе все возрастающего применения удобрений, пестицидов, регуляторов роста растений многие страны Западной и Центральной Европы, США, Японии добились в последние 2-3 десятилетия резкого увеличения урожайности сельскохозяйственных культур - до 55-60 ц/га и более. При этом достигнута значительная устойчивость производства зерна, не зависящая от складывающихся условий погоды (Минеев, Ладонин, 1986; Шуркус, 1987).
По данным Краснощекова Н.В. (1988) зерновое хозяйство конкретной зоны можно рассматривать как систему, эффективность функционирования которой определяется ресурсами, характеризующимися условиями климата, почв зоны, области, края. По мнению Н.З.Милащенко (1986), чтобы получить максимальную окупаемость средств интенсификации (не менее 7 кг зерна на 1кг NPK в комплексе с пестицидами и другими ресурсами) необходимо применять их только на лучших агротехнических фонах, там где есть большие запасы воды (или возможно орошение), меньше сорняков, лучшее фитосаиитариое состояние почвы.
Высокоэффективным является применение гербицидов с удобрениями и другими средствами защиты растений (Крафтс, Роббинс, 1964; Котт, 1969; Бондаренко и др., 1976; Лсыка, Балабанова, 1988; Доманов, 1976, 1977, 1990, 1995; Ладонин, 1986, 1987, 1990;). Как известно, химические вещества, применяемые совместно, вступают в сложные процессы взаимодействия, от которых зависит не только величина урожая, его качество, но и требуется разработка выделенных приемов по защите окружающей среды от возможного вредного воздействия химических средств. По данным Ладонина В.Ф. (1986) в настоящее время разработаны основные параметры высокоэффективного применения химических мелиорантов, удобрений, гербицидов, фунгицидов, инсектицидов, регуляторов роста растений в зональных системах земледелия. В основном сформирован ассортимент агрохимикатов, установлены дозы и нормы их внесения, сроки и способы использования. Однако, следует подчеркнуть, что все эти разработки проводились по отдельным группам веществ (отдельно по удобрениям, отдельно по пестицидам и т.д.) и эффективность действия, например, удобрений устанавливалась вне связи с условиями питания растений. Сейчас, очевидно, что поднять и стабилизировать урожайность с помощью одного какого-либо приема невозможно. На урожайность сельскохозяйственных культур действует ряд факторов: агротехника, система севооборотов, удобрения, организация сельскохозяйственного производства и т.д. Поэтому возникла необходимость в разработке технологий возделывания озимой пшеницы, где комплексно используются различные системы удобрений, защиты растений при различных способах обработки почвы. В 1988-1990 годах нами проводились исследования по этим вопросам, учитывая важность этой проблемы, стационарные опыты продолжаем вести в последующие годы.
Одна из задач земледелия состоит в том, чтобы за счет применяемых агроприемов продуктивно использовать влагу, снижая при этом непроизводительные ее потери. Белгородская область расположена в зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения, поэтому оптимальное содержание доступной влаги в почве в различные периоды роста, особенно критические, имеет большое значение для получения хорошего урожая.
В 1996-1998 годах проводились углубленные исследования по динамике водного режима почвы и ее агрофизических свойств, питательному режиму почвы и фитосанитарного состояния посевов.
Наблюдения за динамикой продуктивной влаги показали, что в течение вегетационного периода ее запасы уменьшаются. К фазе колошения они становятся наименьшими и часто к этому времени растения испытывают острый недостаток влаги. Способ основной обработки почвы не оказал влияния на накопление влаги в почве за период парования. В метровом слое на момент посева в среднем за 3 года имелось 138.1-143.9мм доступной влаги (табл. 6.1.). Запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-20см в данный период на делянках с различными приемами обработки и фонами удобренности колебались от 27.2 до 28.8мм (оптимально в этот период не менее 20мм).
Как показал дисперсионный анализ, на запас продуктивной влаги в почве в фазу кущения озимой пшеницы способ основной обработки почвы и удобрения также не оказали влияния. Они равнялись по разным делянкам в слое почвы 0-20см - 18.5-20.2мм, 20-50см - 36.5-38.7, 50-100см - 63.4-67.5 и 0-100 см - 118.9-124.2мм. Начиная с фазы выхода в трубку растения особенно требовательны к влаге, так как идет процесс формирования колоса и цветка (Пруцков, 1970). В наших опытах запасы доступной влаги в этот период уменьшаются в метровом слое до 71.2 мм по вспашке и 69.7мм по безотвальной обработке. На удобренных делянках эти показатели достоверно снижались и равнялись, соответственно, 61.4 и 58.8 мм (НСР05 - 5.4 мм). Такие различия связаны с более интенсивным использованием влаги мощной надземной массой растений, сформировавшейся на хорошо удобренном фоне. Следует отметить, что в указанный период в слое почвы 0-20 см имелось по различным делянкам только 9.7-13.2 мм доступной влаги, то есть для растений она была в дефиците. К фазе колошения запасы продуктивной влаги в слое 0-20 см уменьшаются до 6.6-7.3 мм по различным вариантам, а в метровом - до 29.1-39.1 мм (различия по делянкам опыта не достоверны). Следует отметить, что в наиболее засушливом 1996 году в данный период в слое почвы 0-20см продуктивная влага совсем отсутствовала и растения использовали ее из нижних слоев почвы. К уборке потребление влаги растениями озимой пшеницы постепенно снижается. В этот период за счет выпадающих осадков запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы несколько возрастали и достигали 68.8-78.9мм на различных делянках. Следует отметить, что данные различия находятся в пределах ошибки опыта (НСР05 - 20.2 мм).
Черный пар независимо от способа основной обработки позволяет накопить к посеву озимой пшеницы достаточное количество продуктивной влаги. На динамику водного режима под посевами изучаемой культуры способ основной обработки почвы также не оказывал значительного влияния. Применение удобрений способствует мощному развитию растений, в результате чего в фазу трубкования (в наиболее требовательный к влаге период) запасы продуктивной влаги достоверно снижаются по отношению к делянкам без удобрений.
