Введение к работе
Актуальность темы. Для реализации высокого потенциала продуктивности и качества зерна, присущего сортам интенсивного типа зерновых, зернобобовых, кормовых и лекарственных культур, необходимо знание теоретических основ, разработка адаптивных энергосберегающих малозатратных агроприемов, вовлечение в земледелие новых ресурсов симбиотического азота и воспроизводства плодородия почвы. Важное значение приобретает организация адаптивного кормопроизводства на основе создания высокопродуктивных агроценозов путем подбора и интродукции новых видов, которые наиболее полно используют биоклиматические ресурсы региона и разработка адаптивных ресурсосберегающих технологий их возделывания.
Важным элементом современных технологий производства сельскохозяйственных культур становяться бактериальные препараты, регуляторы роста и микроудобрения в хелатной форме. Углубление изучения экзогенной регуляции продукционного процесса необходимо для разработки систем управления продуктивностью и устойчивостью растений, научного обоснования адаптивных энергосберегающих технологий производства экологически безопасной растениеводческой продукции.
В мировой медицинской практике в настоящее время отмечается устойчивая тенденция увеличения использования лечебных и профилактических препаратов растительного происхождения. Поэтому для обеспечения фармацевтической промышленности экологически безопасным высококачественным сырьем лекарственных культур должно быть создано товарное производство на основе их промышленного возделывания.
Важнейшей экологической проблемой является деградация черноземных почв, особенно в Среднем Поволжье. Интродуцируемые растения накапливают большое количество органического вещества, оказывают положительное биогеоценотическое влияние на элементы почвенного плодородия, имеют высокую экологическую эффективность. Создаваемые на их основе агрофито- и биогеоценозы обладают высокой устойчивостью и продуктивностью. Сдерживающим фактором широкого внедрения новых видов растений является отсутствие научно-обоснованных технологий их возделывания. Следовательно, решение этих вопросов является актуальной проблемой в условиях современного земледелия.
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в научно-теоретическом обосновании адаптивных энергосберегающих технологий возделывания зерновых, зернобобовых, кормовых и лекарственных культур, обеспечивающих формирование высокопродуктивных, экономически эффективных посевов и биологизацию земледелия в лесостепи Среднего Поволжья.
Программой исследований предусматривалось решение следующих задач:
- разработать приемы адаптивной ресурсосберегающей технологии возделывания озимого тритикале, ярового тритикале, гороха посевного, гороха полевого, козлятника восточного и расторопши пятнистой, включающие такие приемы как подготовка почвы, выбор предшественников, борьба с сорной растительностью, применение минеральных удобрений, регуляторов роста, бактериальных препаратов и микроудобрений;
- установить роль основных показателей симбиотической и фотосинтетической деятельности в формировании урожая тритикале, гороха посевного, гороха полевого, козлятника восточного, расторопши пятнистой;
- выявить ведущие элементы продуктивности у изучаемых культур в зависимости от приемов возделывания;
- выявить регуляторы роста антистрессового действия, имеющие высокую биологическую активность на горохе, расторопше пятнистой и определить оптимальные дозы, сроки, способы совместного их применения с гербицидами;
- определить влияние регуляторов роста, биопрепаратов, комплексных удобрений на посевные качества семян;
- разработать рекомендации производству по совершенствованию возделывания перспективных сортов озимого тритикале, ярового тритикале, гороха посевного, гороха полевого, расторопши пятнистой и козлятника восточного;
- провести агроэнергетическую и экономическую оценку эффективности приемов ресурсосберегающей технологии возделывания зерновых, зернобобовых, кормовых и лекарственных культур.
Научная новизна. В результате многолетних исследований на основе учета агроклиматических ресурсов региона и биологических особенностей разработаны теоретические и практические основы формирования высокопродуктивных агрофитоценозов зерновых, зернобобовых, кормовых и лекарственных культур в лесостепи Среднего Поволжья, обеспечивающие формирование высокопродуктивных, экономически эффективных посевов. Разработаны приемы адаптивных ресурсосберегающих технологий возделывания и управления продукционным процессом, такие как обработка почвы, выбор предшественника, подобраны гербициды для борьбы с сорной растительностью. Показана возможность снижения фитотоксичности гербицидов на культурные растения путем применения кремнийсодержащих препаратов и регуляторов роста, обладающих выраженной антистрессовой активностью. Определена эффективность обработки семян биопрепаратами, регуляторами роста и микроэлементами в хелатной форме. Выявлено влияние различных сроков некорневого внесения регуляторов роста, комплексных удобрений с микроэлементами в хелатной форме на комплекс показателей качества зерна тритикале, гороха и расторопши, включающие количество и качество белка, клейковины, аминокислотный состав, содержание микроэлементов, витаминов, тяжелых металлов, что позволит использовать эти агроприемы для получения зерна высокого качества. Выявлены высокопродуктивные сорта озимого тритикале, ярового тритикале, гороха посевного, гороха полевого, расторопши пятнистой с высокой зимостойкостью и повышенной устойчивостью к засухе, способные эффектино использовать макро- и микро удобрения и формировать высокие урожаи с улучшенными технологическими свойствами.
Установлены существенные корреляционные зависимости между урожайностью и элементами структуры урожая, фотосинтетическим потенциалом и продуктивностью. Дано агротехническое, экономическое и энергетическое обоснование эффективности адаптивной ресурсосберегающей технологии возделывания зерновых, зернобобовых, кормовых и лекарственных культур.
Основные положения, выносимые на защиту:
- агроэкологические и биологические основы формирования высокопродуктивных агрофитоценозов зерновых, зернобобовых, кормовых и лекарственных культур;
- адаптивные ресурсосберегающие технологии возделывания зерновых, зернобобовых, кормовых и лекарственных культур, направленных на природоохранность, энерго- и ресурсоэкономичность;
- управление продукционным процессом зерновых, зернобобовых, кормовых и лекарственных культур путем совершенствования приемов обработки почвы, размещения по лучшим предшественникам, режимов питания, применения регуляторов роста, биопрепаратов, комплексных удобрений с микроэлементами в хелатной форме;
- роль микроэлементов, регуляторов роста и бактериальных препаратов в формировании урожая и повышении качества зерна тритикале, гороха, расторопши при обработке семян и различных сроков их некорневого внесения, а также улучшении посевных качеств и урожайных свойств семян;
- эффективность баковых смесей гербицидов совместно с регуляторами роста;
- интродуцируемые растения как источник накопления органического вещества и энергии, улучшения агрофизических свойств почвы, повышения продуктивности и устойчивости агрофитоценозов;
- агроэкологическая, экономическая и энергетическая оценка адаптивных ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых, зернобобовых, кормовых и лекарственных культур.
Практическая значимость и реализация полученных результатов.
На основании проведенных исследований сельскохозяйственному производству рекомендованы перспективные сорта озимого тритикале, обеспечивающее урожайность 7-8 т/га зерна, ярового тритикале - 3,5 т/га; гороха посевного - 3,5-4,0 т/га, гороха полевого - 3,5-4,0 т/га, козлятника восточного - 10-12 т/га кормовых едениц, 2,5-3,0 т/га протеина и 6-8 ц/га семян; расторопши пятнистой - 1,5-2,0 т/га семян.
Разработанны ресурсосберегающие малозатратные приемы технологии возделывания зерновых, зернобобовых, кормовых и лекарственных культур, обеспечивающие биологизацию и экологизацию земледелия, сохранение плодородия почвы, экономию материально-технических средств, получение стабильных урожаев высококачественной продукции. Предложены усовершенствованные приемы обработки почвы, лучшие предшественники, способы борьбы с сорным фитоценозом, оптимальные дозы и сроки внесения минеральных удобрений, микроэлементов в хелатной форме, регуляторов роста и бактериальных препаратов, способствующие оптимизации хода продукционного процесса и получения стабильных урожаев.
Результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены в хозяйствах Пензенской области на площади более 150 тыс. гектаров; вошли в региональные рекомендации по технологии возделывания тритикале, гороха, козлятника восточного и расторопши пятнистой; используются в учебном процессе по земледелию, растениеводству и кормопроизводству.
Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ Пензенской государственной сельскохозяйственной академии.
Апробация. Результаты исследований и основные положения диссертации доложены на Международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию Саратовского госуниверситета «Вавиловские чтения» (2008 г.); Международной научно-практической конференции, посвященной памяти А.Ф. Блинохватова (Пенза, 2008); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России» (Пенза, 2009); Всероссийской научно-практическая конференции «Повышение эффективности использования земель сельскохозяйственного назначения» (Пенза, 2009); научно-практической конференции «Инновации сегодняшнего дня: образование, наука, производство», посвященной 70-летию доктора сельскохозяйственных наук, профессора, Заслуженного работника высшей школы РФ В.И. Костина (Ульяновск, 2009); Международной научно-практической конференции «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (Владикавказ, 2010); Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение АПК Евро-северо-востока России» (Саранск, 2010); Международной научно-практической конференции «Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих инновационных технологий» (Владикавказ, 2011); Международной научно-практической конференции «Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих инновационных технологий» (Владикавказ, 2011); научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, проводимой по программе Всероссийского фестиваля науки и посвященной 60-летию ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (Пенза, 2011); VIII Международной дистанционной научной конференции «Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки» (Владикавказ, 2012).
Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 36 научных работах, из которых 12 в изданиях по перечню, рекомендованных ВАК РФ, изложены в монографии и рекомендациях.
Структура и объем диссертации. Обзор научной литературы совмещен с изложением собственных экспериментальных данных. Диссертация изложена на 356 страницах компьютерного текста и состоит из введения, восьми глав, содержит 126 таблиц, 25 рисунков и 86 приложений. Список литературы включает 562 источника, в том числе 58 на иностранных языках.
Экспериментальные исследования выполнены автором самостоятельно и в совместных опытах с сотрудниками ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА»: аспирантами Е.Н. Семиковой, И.С. Аббясовым, А.Е. Пимкиным, О.Г. Двойниковой. Всем выражаю искреннюю благодарность за помощь в работе.
Глубокую благодарность выражаю научному консультанту доктору сельскохозяйственных наук, профессору, заслуженному работнику сельского хозяйства РФ А.Н. Кшникаткиной за помощь в разработке программы исследований, методические консультации в процессе её выполнения и завершениия работы над диссертацией.
