Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние изученности вопросов биологии и технологии овса (обзор литературы) 9
Глава 2. Условия, объекты и методика исследований 20
2.1 Почвенно-климатические условия 20
2.2 Погодные условия за период исследований 23
2.3 Объекты и методика проведения исследований 26
Глава 3. Совершенствование технологии возделывания голозерного овса 30
3.1 Водный режим почвы и водопотребление голозерного овса 30
3.2 Биологическая активность и состав микрофлоры почвы 35
3.3 Засоренность посевов голозерного овса 43
3.4 Формирование стеблестоя голозерного овса за период вегетации 65
3.5 Урожайность зерна и структура урожая голозерного овса 71
3.6 Качество зерна голозерного овса 81
Глава 4. Экономическая и биоэнергетическая эффективность технологии возделывания голозерного овса 88
4.1 Экономическая эффективность 88
4.2 Биоэнергетическая эффективность 92
Выводы 96
Рекомендации производству 99
Список литературы 100
Приложения 116
- Состояние изученности вопросов биологии и технологии овса (обзор литературы)
- Биологическая активность и состав микрофлоры почвы
- Урожайность зерна и структура урожая голозерного овса
- Биоэнергетическая эффективность
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В лесостепной зоне Западной Сибири посевы овса обычно располагаются в конце ротации зернопаровых севооборотов. Отсюда проблемы с засоренностью. Ситуация усугубляется невозможностью использования граминицидов, хотя по ряду причин уровень засорения посевов зерновых культур увеличивается именно за счет мятликовых видов (Avena fatua L., Panicum crusgalli L., Panicum miliaceum ruderale (Kitag.) Tzvel., Setaria viridis L.).
Голозерные сорта овса, за счет меньшей урожайности, могут слабее пленчатых конкурировать с сорняками. Отсюда необходимость разработки системы защиты от сорняков с использованием комплекса агротехнических и химических мероприятий, включая оптимальные сроки посева, нормы высева, удобрения и гербициды.
В настоящее время птицеводческая отрасль Западной Сибири повышает спрос на зерно голозерного овса. Несмотря на наличие сортов голозерного овса сибирской селекции в регионе, в сельхозпредприятиях урожайность культуры остается низкой, разработка зональной технологии их возделывания стала актуальной.
При выборе срока посева овса обычно учитывается более высокая его требовательность к влаге, чем у других зерновых культур [Неттевич Э.Д., 1980.; Мощен-ко Ю.Б., 1993; Полевые культуры …, 2003]. Это предполагает посевы овса в более ранние сроки. Однако здесь мы сталкиваемся с проблемой развития болезни «закук-ливание», а также засорения ранним яровым сорнякам – овсюгом. Отсюда проблемы его отделения из зернового вороха [Колмаков П.П., 1975].
Выход с посевом овса на июнь возможен из-за короткого периода вегетации, но это чревато затягиванием уборки, не вызреванием зерна, увеличением его потерь и снижением качества продукции. Отсюда, рекомендуется как оптимальный срок посева: третья декада мая [Практическое руководство …, 1987; Стрижова Ф.М., 2006], начало третьей декады мая [Возделывание овса, 1976], 1525 мая [Чусов С.В., 1979], 2530 мая [Мощенко Ю.Б., 1993]. Все это необходимо проверить при посеве овса голозерного сорта в конкретных условиях южной лесостепи.
Для Красноярского края оптимальный срок посева голозерного овса сорта Голец – 23 мая [Каменщиков А.С., 2006].
При выборе оптимальной нормы высева овса основное внимание уделяется зональным особенностям. Для южной лесостепи Западной Сибири рекомендуется для пленчатых сортов высев 45 млн всхожих зерен на гектар [Чусов С.В., 1979; Нетте-вич Э.Д., 1980; Практическое руководство …, 1987; Мощенко Ю.Б., 1993; Полевые культуры …, 2003]. В хозяйствах лесостепи Красноярского края уже для голозерного овса рекомендуется 6 млн всхожих зерен на гектар [Яровой овес …, 2011; Бобровский А.В., 2013].
По мнению сотрудников Московского НИИСХ «Немчиновка» совершенствование технологий возделывания зерновых культур следует проводить в комплексных опытах с включением таких технологических приемов, как внесение удобрений, оптимизация норм высева и сроков посева, использование пестицидов [Политы-ко П.М., 2012].
По мере появления сортов голозерного овса, включенных в Государственный реестр по 10-му Западно-Сибирскому региону, разработка зональной технологии их возделывания, включающей использование оптимальных сроков посева, норм высева, удобрений и гербицидов, стала актуальной.
Степень разработанности темы. Основное внимание исследователей в южной
лесостепи Западной Сибири уделяется яровой мягкой пшенице. Технологию возде
лывания овса разрабатывали преимущественно для пленчатых сортов [Храм-
цов И.Ф., 1984; Маль- цев В.Ф., 1984; Богачков В.И., 1986; Кубасов А.В., 2004].
По мере появления голозерных сортов предприняты попытки их оценки в сравнении
с пленчатыми и отдельных технологических приемов возделывания [Васюкевич
С.В., 2009; Косяненко Л.П., 2011; Акимова О.В., 2012; Исачкова О.В., 2012]. Одна
ко, исследований зональной технологии возделывания голозерного овса явно недос
таточно.
Наибольшие площади овса имеются в России (19,1% от мировых), Канаде (15,0%), США (6,8%), Польше и Австралии (по 5,4%), Финляндии (4,3%), Германии (4,0%). Всего в мире посевы овса занимают 12,4 млн га. Уровень урожайности этой культуры в России остается не высоким – 13,115,0 ц/га, тогда как в США – 20,723,0 ц/га. При более благоприятном климате в Германии сборы зерна овса достигают 44,545,9 ц/га [Шпаар Д., 2008].
В России посевы овса сосредоточены преимущественно в лесной и лесостепной зонах европейской части страны, Сибири и Дальнего Востока [Яровой овес …, 2011].
Исследования показывают, что овес обладает благоприятным эффектом для здоровья от желудочнокишечных проблем [Wrick K., 1993], а также обладает противораковыми эффектами [Gallaher D., 2000]. Пищевые преимущества овса привлекли внимание исследователей и привели к его использованию в детском питании [Del Valle, 1981], напитках [Cupta S., 2010], хлеба [Zhang M., 2011], печенье [Ballabio C., 2011].
В зерне овса содержатся разнообразные питательные вещества, также как белки, крахмал, ненасыщенные жирные кислоты, а также микроэлементы, витамин Е и многие другие [Flander L., 2007].
Основу зерна овса составляют углеводы. Содержание крахмала здесь достигает 36-59%, а по структуре он ближе к наиболее крахмалистой культуре – рису [Frey K., 1976].
У овса существуют как пленчатые, так и голозерные формы. В России, в том числе и Сибири, возделываются преимущественно пленчатые сорта. До недавнего времени на больших площадях голозерный овес возделывался лишь в Японии [Яровой овес …, 2011].
Основное преимущество пленчатых форм овса в более высокой урожайности зерна, устойчивости к ряду болезней, лучшей сохранности зерна. Однако у голозерных сортов не требуется обрушение, выше натура зерна, содержание белка, жира, крахмала и ряд других преимуществ, что ценится не только в пищевой промышленности, но и в животноводстве [Самодуров В.А., 2007; Косяненко Л.П., 2008; Борисова Ю.В., 2008; Курятникова Н.А., 2009; Акимова О.В., 2012; Пасынкова Е.Н., 2012; Бобровский А.В., 2013].
Особую ценность голозерные формы овса представляют в производстве пищевых продуктов счет значительного увеличения содержания протеина и жира при снижении доли клетчатки и зольности [Казаков Е.Д., 1989; Горниченко Т., 1996; Аниканова З., 2001; Янова М.А., 2012].
Цель исследований. Усовершенствовать технологию возделывания голозер-ного овса за счет оптимизации сроков посева, норм высева, применения гербицидов и удобрений в условиях южной лесостепи Западной Сибири.
Задачи исследований:
– выявить степень воздействия комплекса агротехнических и химических мер на элементы водного режима и биологическую активность почвы;
– определить возможность снижения уровня засоренности посевов голозерного овса за счет технологических приемов возделывания;
– изучить влияние уровня химизации, срока посева и нормы высева голозерного овса на урожайность и качество зерна;
– дать экономическую и биоэнергетическую оценку изучаемых приемов технологии голозерного овса.
Научная новизна: Впервые изучена эффективность комплексного применения средств химизации, срока посева и нормы высева голозерного овса на лугово-черноземной почве в южной лесостепи Западной Сибири.
Теоретическая и практическая значимость. На основании полученных результатов предложена технология возделывания голозерного овса, позволяющая увеличить урожайность зерна с сохранением посевных и технологических качеств, рост рентабельности производства.
Рекомендованная технология голозерного овса, с посевом нормой 4,5 млн/га во второй декаде мая, внесением аммиачной селитры из расчета N60 и обработкой посевов в фазе кущения овса гербицидом Агритокс с расходом рабочей жидкости 200 л/га внедрена в КФХ «Пчелка» Москаленского района Омской области на площади 5 га. Урожайность зерна составила 2,02 т/га, что на 0,31 т/га выше, чем на контрольном участке.
Методология и методы исследований. Основным методом при выполнении поставленных задач был полевой эксперимент с использованием стандартных методик исследований. Применяли дисперсионный и корреляционный анализы зависимостей полученных данных, оценивали экономическую и энергетическую эффективность предлагаемой технологии голозерного овса.
Основные положения, выносимые на защиту:
– элементы технологии возделывания голозерного овса сорта Сибирский голозерный, позволяющие
более экономно использовать почвенную влагу,
сохранять биологическую активность почвы,
существенно снижать засоренность посевов,
увеличивать урожайность зерна с сохранением его посевных и технологических качеств,
– экономическая целесообразность интенсификации технологии возделывания голозерного овса.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается значительным объемом фактического материала за четыре года исследований, применением стандартных методов исследований, математической обработкой полученных данных.
Основные положения работы доложены на заседаниях кафедры агрономии, представлены на 1-й Всероссийской заочной научно-практической конференции «Новые технологии в промышленности и сельском хозяйстве» (Бийск, 2012 г.), 2-м Международном научно-техническом форуме «Реализация государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков с.-х. продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы (Омск, 2013 г.), Международной научной конференции посвященной 60-летию освоения целинных и залежных земель «Исторические аспекты, состояние и перспективы развития земледелия в Сибири и Казахстане» (Омск, 2014 г.), Национальной научно-практической конференции «Материально-техническое обеспечение АПК России : импортозамещение, перспективы и опыт корпорации «Енисей» (Омск, 2014 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 печатных статей, в том числе 7 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 124 страницах компьютерного текста (без приложений на 115). Состоит из введения, 4 глав, выводов, предложений производству. Работа имеет 34 таблицы, 8 рисунков, 7 приложений. Список использованной литературы включает 169 наименований, в том числе 31 на иностранных языках.
Личный вклад автора. Работа выполнена в 2010-2014 годах за время обучения автора в очной аспирантуре. Автор непосредственно участвовал в планировании экспериментов, осуществлении постановки целей и задач, сборе исходных данных, закладке полевых опытов, проведении полевых и лабораторных учетов, анализов и наблюдений, обобщении и научном обосновании полученных результатов, подготовке диссертации, выводов и рекомендаций производству.
Благодарности. Автор искренне благодарит за практическую помощь в проведении исследований сотрудников кафедры агрономии, селекции и семенводства ОмГАУ Некрасову Е.В., Мозылеву С.И., Калошина А.А.; лабораторий СибНИИСХ: качества зерна Колмакова Ю.В., микробиологии Хамову О.Ф.
Особая признательность за помощь в работе научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору Рендову Николаю Александровичу.
Состояние изученности вопросов биологии и технологии овса (обзор литературы)
Овес вначале встречался как засоритель пшеницы и ячменя, и возделывать его начали позже этих культур [Растениеводство, 2006]. В Европе овес стали возделывать как культурное растение со второго тысячелетия до нашей эры [Сельскохозяйственная энциклопедия, 1973]. В России впервые зерна овса найдены при раскопках близ Волховстроя, возраст которых отнесен к IX-XI векам [Яровой овес …, 2011].
Наибольшие площади овса имеются в России (19,1% от мировых), Канаде (15,0%), США (6,8%), Польше и Австралии (по 5,4%), Финляндии (4,3%), Германии (4,0%). Всего в мире посевы овса занимают 12,4 млн га. Уровень урожайности этой культуры в России остается не высоким – 13,115,0 ц/га, тогда как в США – 20,723,0 ц/га. При более благоприятном климате в Германии сборы зерна овса достигают 44,545,9 ц/га [Шпаар Д., 2008].
В 2011 году по Российской Федерации площади овса составили 2,9 млн га, когда по всем странам ЕС – только 1,9 млн га [ Российский статистический …, 2012].
В России посевы овса сосредоточены преимущественно в лесной и лесостепной зонах европейской части страны, Сибири и Дальнего Востока [Яровой овес …, 2011].
Как зерновая культура, овес является важнейшей фуражной культурой России. Для Сибири получение кормового зерна дополняется в основном ячменем. Гораздо скромнее возможности таких кормовых культур как кукуруза и соя. Зерно овса – незаменимый концентрированный корм для лошадей, птицы, племенных животных. Солома и полова овса по питательности значительно превосходят эти корма у других хлебных злаков. Не менее важным у овса будет и продовольственное предназначение. Последние годы все шире в нашей стране из зерна овса изготавливают крупу, хлопья, муку, толокно, галеты, печенье и прочее [Растениеводство, 2006]. Такая тенденция еще заметнее за рубежом [Storsrud S., 2003; Aman P., 2004; Ryan L., 2011].
Несмотря на преимущество пшеницы, риса и кукурузы в потреблении зерна, овес остается важным зерновым растением [White E., 1995; Bushuk W., 2001]. Если использование овса в качестве корма для животных снижается, то интерес к нему как продукту питания человека возрастает [Ahmad A., 2010].
Важным моментом выделяется наиболее высокая биологическая ценность белка овса [Banhs W., 1967].
Исследования показывают, что овес обладает благоприятным эффектом для здоровья от желудочнокишечных проблем [Wrick K., 1993], а также обладает противораковыми эффектами [Gallaher D., 2000]. Пищевые преимущества овса привлекли внимание исследователей и привели к его использованию в детском питании [Del Valle, 1981], напитках [Cupta S., 2010], хлеба [Zhang M., 2011], печенье [Ballabio C., 2011].
В зерне овса содержатся разнообразные питательные вещества, также как белки, крахмал, ненасыщенные жирные кислоты, а также микроэлементы, витамин Е и многие другие [Flander L., 2007].
Основу зерна овса составляют углеводы. Содержание крахмала здесь достигает 36-59%, а по структуре он ближе к наиболее крахмалистой культуре – рису [Frey K., 1976].
При этом овсяный крахмал имеет нетипичные свойства, такие как малые размеры гранул с хорошо развитой поверхностью и высокое содержание липи-дов [Berski, 2011]. Крахмал в зерне овса содержит 3,8-8,5% водорастворим [Oscasson М., 1996; Saastamoinen M., 2004]. Низкая скорость переваривания крахмала балансирует уровень глюкозы в крови [Ovando-Martinez M., 2013].
Овес может снижать симптомы диабета [Tapola N., 2005] и ожирения [Zdunczyk Z., 2006]. За счет витамина Е в овсе, организм человека защищается от повреждения свободных радикалов. Он играет важную роль в профилактике артрита, атеросклероза, катаракты и других болезней [Trevithick J.,1981; Yoshi-kawa T., 1983; Sriuastava K., 1986;].
Если говорить о ботанической классификации, то овес относится к семейству Poacea, роду Avena. В производстве Сибири нас интересует вид Avena sativa L., хотя значительные проблемы в хозяйствах представляет дикий вид овса – Avena fatua L. [Вавилов П.П., 1984; Растениеводство, 2006]. У культурного овса используются в основном четыре разновидности: mutica, aurea, aristata, inermis.
У овса существуют как пленчатые, так и голозерные формы. В России, в том числе и Сибири, возделываются преимущественно пленчатые сорта. До недавнего времени на больших площадях голозерный овес возделывался лишь в Японии [Яровой овес …, 2011]. Овес является страховой зерновой культурой не только в условиях Западной Сибири, но и в регионах Урала и Поволжья [Исма-гилов и др.,2011], где стабильно получают высокие урожаи зерна. Например, в колхозе «Урожай» Илишевского района в 1997 году получили 50,0 ц/га, в за-сшливом 1998 году – 29 ц/га [Нурлыгаянов Р.Б., 1998, 2000].
Выращивание голозерных форм овса в нашей стране было известно давно [Жегалов С. И., 1924]. Но селекционная практика по выведению продуктивных голозерных сортов началась лишь в последнюю четверть прошлого столетия, при этом особых достижений в селекционной работе и в этот период не отмечалось. Лишь в последние годы значительно возрос интерес отечественных селекционеров к выведению голозерных сортов овса. Однако серьезного внимания со стороны практического земледелия к возделыванию голозерных генотипов овса не отмечено из-за более низкой их урожайности [Баталова Г. А., Во-логжанина Е. Н., 2012; Баталова Г. А., Ведерников Ю. Е., 2015].
Основное преимущество пленчатых форм овса в более высокой урожайности зерна, устойчивости к ряду болезней, лучшей сохранности зерна. Однако у голозерных сортов не требуется обрушение, выше натура зерна, содержание белка, жира, крахмала и ряд других преимуществ, что ценится не только в пищевой промышленности, но и в животноводстве [Самодуров В.А., 2007; Кося-ненко Л.П., 2008; Борисова Ю.В., 2008; Курятникова Н.А., 2009; Акимова О.В., 2012; Пасынкова Е.Н., 2012; Бобровский А.В., 2013].
За последние годы в Госреестр были внесены по Восточно-Сибирскому региону сорт Тюменский голозерный (оригинатор НИИСХ Северного Зауралья), по Западно-Сибирскому региону сорта Сибирский голозерный (оригинатор СибНИИСХ) и Левша (оригинатор Кемеровский НИИСХ). Набор сортов пока не велик и по мере последующих посевов увеличивается доля пленчатых зерен.
При дальнейшей селекции надеемся на улучшение и качества зерна и уровня урожайности. Имеются сведения о потенциале сортов голозерного овса на уровне 5 т/га [Баталова Г.А., 2009; Vazel Н., 1988]. Потребность же в зерне голозерного овса значительная как для пищевых целей, так и кормовых. Благо, что есть сведения о возможности создания сортов голозерного овса с урожайностью на уровне пленчатых сортов [Uermak B., 1988; Peltonen-Sainio P., 2004].
Особый интерес голозерный овес представляет как источник получения продуктов, полезных для здоровья человека – пророщенное зерно, которое спо-собствует выведению токсинов из организма. Проростки используют в комплексном лечении ряда болезней – ишемического инсульта, болезни Паркинсо-на, истощении нервной системы и целого ряда других болезней [Яровой овес …, 2011].
Особую ценность голозерные формы овса представляют в производстве пищевых продуктов счет значительного увеличения содержания протеина и жира при снижении доли клетчатки и зольности [Казаков Е.Д., 1989; Горничен-ко Т., 1996; Аниканова З., 2001; Янова М.А., 2012].
При разработке технологии зерновых культур в лесостепи Западной Сибири, главное внимание исследователи уделяют яровой мягкой пшенице, занимающей основную долю пашни [Милащенко Н.З., 1971; Фольмер Н.И., 1973; Ситников А.М., 1978; Холмов В.Г., 1989; Власенко А.Н., 1995; Юшкевич Л.В., 2001; Рендов Н.А., 2008] и многие другие.
Повышение интереса к исследованиям биологии, селекции и технологии голозерного овса проявляется в ряде регионов России, где культура овса занимает существенное место в структуре зерновых. Например, в Кировской области [Русакова И.И., 2006; Баталова Г.А., 2010; Баталова Г.А., 2012; Пасынкова Е.Н., 2012], в Тверской области [Усанова З.И., 2014], в Тульской области [Банки-на Т.В., 2000], в Пензенской области [Самодуров В.А., 2007; Курятникова Н.А., 2009], в Красноярском крае [Косяненко Л.П., 2008; Бобровский А.В., 2013], в Кемеровской области [Борисова Ю.В., 2008; Исачкова О.А., 2012], в Омской области [Акимова О.В., 2008; Васюкевич С.В., 2009; Акимова О.В., 2012;] и других регионах. Получены первые результаты эффективного возделывания голозерного овса в Волгоградской области [Бородина Н.Н., 2016].
Биологическая активность и состав микрофлоры почвы
В воспроизводстве плодородия почвы существенное значение принадлежит биологическому фактору [Мишустин Е.Н., 1972]. Учет общей биологической активности почвы по разложению целлюлозы дает представление о результатах суммарной деятельности почвенной микрофлоры и корней растений, то есть общего комплекса почвенных условий [Тихомирова Л.Д., 1972]. Хотя взаимосвязь биологической активности с урожаем может быть прослежена в благоприятные годы. При засухе урожай больше зависит не от плодородия почвы, а внешних факторов [Тихомирова Л.Д., 1973].
В наших исследованиях 2012г. был засушливым (ГТК – 0,53–0,57), 2011 г. – благоприятный (ГТК 1,11–1,15) и 2013 г. – близкий к норме (ГТК 1,04–1,06).
Учет биологической активности лугово-черноземной почвы мы проводили для слоя 020 см, где процессы нитрификации и аммонификации идут наиболее активно [Клевенская И.Л., 1970].
Сообразно степени влагообеспеченности вегетационного периода овса наиболее полное разложение льняной ткани в почве отмечалось в 2011 г. – 45,8– 51,5% (таблица 6).
При недостатке влаги (2012 г.) этот показатель снижался почти в два раза. В среднем за три года, как и по каждому году, отмечалась тенденция снижения биологической активности почвы при обработке посевов Агритоксом. Разложение целлюлозы уменьшалось на 2,1%. Возможное отрицательное действие гербицидов на посевах пшеницы отмечалось при использовании баковых смесей Элант Премиума с Пума супер 100 и Грассером [Рендов Н.А., 2012]. Но и здесь можно говорить лишь о тенденции.
Внесение азотного удобрения не только компенсировало потери от гербицида, но и способствовало увеличению целлюлозоразложения на 2,2% по сравнению с контролем. Различия не велики, но они просматриваются во все годы проведения опытов.
Сравнение данных по срокам посева не позволяет сделать однозначных выводов, но в засушливых условиях 2012 г. уход с посевом на июньский срок приводил к снижению степени разложения целлюлозы на 3,4–12,7%, с максимальными расхождениями на фоне удобрений и гербицида.
Почвы содержат огромное количество и разнообразие микроорганизмов. Они являются необходимым звеном в круговороте всех биогенных элементов, участвующих в почвообразовании и поддержании почвенного плодородия [Звягинцев Д.Г., 1987]. В этой работе дана шкала оценки обогащенности почв микроорганизмами, определяемыми на мясопептонном и крахмалоаммиачном агарах.
В наших опытах мы попытались оценить комплекс микроорганизмов почвы на посевах третьей декады мая с коэффициентом высева 4,5 млн всхожих зерен на гектар. Почвенные образцы отбирали в слое 0–20 см на трех фонах химизации: контроль – без химизации, гербицид Агритокс, гербицид + азотное удобрение. Сроки отбора: через 7, 14 и 30 суток после гербицидной обработки.
На контрольном варианте в первый срок определения общее количество микроорганизмов колебалось по годам от 194,7 до 271,9 млн в одном грамме (таблица 7).
Доминирующее положение занимали фосфатмобилизующие микроорганизмы. В среднем за три года их доля составляла 39,6%. На второй позиции – оли-гонитрофилы – 30,8%.
Количество сапрофитных бактерий, утилизирующих органические соединения азота, составило 31,2 млн, а численность микроорганизмов потребляющих азот в минеральной форме достигало 35,9 млн. Коэффициент минерализации в этом случае составил 1,15. Близкие значения этого показателя отмечались на посевах яровой пшеницы в СибНИИСХ [Холмов В.Г., 2006].
Меньшую долю в общем количестве микроорганизмов составляли целлюло-зоразрушающие (82,4 тыс.), грибы (66,3 тыс.) и нитрификаторы (1 тыс.).
Три года наблюдений существенно различались по погодным условиям. Минимальные показатели разложения льняного полотна мы получили в острозасушливый 2012 г., однако численность целлюлозоразрушающих микроорга-микроорганизмов в почве была максимальной – 146,4 тыс./г. при самом же бла-гоприятном увлажнении вегетационного периода 2011 г., когда отмечалось максимальное разложение полотна, общая численность этой группы микроорганизмов была в десять раз меньше.
Казалось бы налицо дисбаланс между числом целлюлозоразрушающих микроорганизмов в почве и степенью разложения полотна. На наш взгляд такое положение создается в связи с тем, что в 2012 г. рассматриваемая группа имела в достатке целлюлозы от прошлого года и ко второй половине июня (время первого учета) уже произошло массовое их размножение. Такая же ситуация отмечалась на фоне гербицидов и при их сочетании с удобрением.
Если говорить об общем количестве микроорганизмов, то следует отметить более высокие показатели в засушливом 2012 г. на всех фонах химизации. Отсюда сложно увязать усиление микробиологической активности в почве с конечными результатами продуктивности растений.
После обработки посевов овса гербицидом Агритокс число микроорганизмов снизилось на 23%. Такая ситуация была характерна для большинства групп, за исключением целлюлозоразрушающих. Ранее отмечался эффект частичной стерилизации почвы от действия некоторых гербицидов [Афанасьева А.Л., 1965]. Гербициды токсичны для всех живых организмов, что связано с общностью ключевых биохимических процессов и молекулярно биологической реакцией живого [Микроорганизмы охрана …, 1989].
Отрицательное влияние гербицида несколько сглаживалось на фоне азотного удобрения.
Через две недели после опрыскивания посевов Агритоксом различия с контрольным вариантом еще проявлялись, но уменьшились с 23,0 до 14,5% (таблица 8). На фоне же удобрений они исчезли и даже по отдельным группам превы-сили показатели с делянок не обработанных гербицидом. В этот период отме-чался факт уменьшения коэффициента минерализации ниже единицы.
Если говорить о численности микроорганизмов по годам, то при разном их уровне сохранились общие тенденции в реакции на уровень химизации. Так в засушливом 2012 г. общее число почвенных микроорганизмов на фоне гербицида через 14 суток после его применения было меньше контрольного показа-ля на 7,7%, а в хорошо увлажненном 2011 г., различие исчезло вовсе. Это позволяет отметить более быструю интоксикацию гербицида при достатке влаги в этот период.
Урожайность зерна и структура урожая голозерного овса
Прежде чем рассмотреть влияние элементов технологии возделывания на урожайность зерна голозерного овса, необходимо отметить, что его сорта пока уступают по этому показателю пленчатым. Так, в Кировской области эти различия составляли 0,45 т/га. Однако уровень урожайности был высоким – 3,32 т/га [Русакова И.И., 2006]. Еще внушительнее различия (0,58 т/га) в этой области по данным Пасынковой Е.Н. [Эффективность минеральных …., 2012]. Хотя уровень урожайности зерна тоже высок – 2,87 т/га.
В опытах СибНИИСХ урожайность зерна сорта Сибирский голозерный составляла 1,80 т/га или меньше показателей пленчатых сортов на 0,780,96 т/га [Акимова О.В., 2012].
По данным ГСУ в южной лесостепи Омской области разница в урожайности зерна между сортом Сибирский голозерный и стандартом пленчатого сорта Орион достигала 1,11 т/га в Москаленском ГСУ и 1,37 т/га в Щербакульском ГСУ [Рекомендации по возделыванию …, 2013]. Как видим разница пока значительная в пользу пленчатых сортов, но с учетом качества зерна есть необходимость искать пути повышения урожайности зерна голозерного овса за счет элементов технологии возделывания.
Определенный оптимизм появляется, когда отдельные сорта голозерного овса (Инермис 1055, Инермис 2) в 20052007 гг. обеспечивали урожайность зерна 29,529,6 ц/га при 29,9 ц/га у стандарта пленчатого сорта Орион [Васюке-вич С.В., 2009].
Весь комплекс факторов, влияющих на изменения водного и питательного режимов почвы, микробиологической активности почвы, засоренности посевов в наших опытах, отражался на величине урожайности зерна голозерного овса. Определенное влияние оказывали и погодные условия конкретного года и фон химизации и сроки посева и нормы высева.
В засушливых условиях 2012 г. средняя урожайность зерна овса по опыту составила всего 0,97 т/га. При оптимальном увлажнении 2011 г. этот показатель достиг 3,15 т/га. Остальные годы – 2,362,42 т/га (таблица 22).
На естественном фоне, без применения средств химизации, наиболее уязвимыми оказались посевы третьей декады мая. Урожайность зерна колебалась от 1,65 т/га, при высеве 3,5 млн/га, до 1,74 т/га (4,5 млн/га). Посевы декадой ранее и позднее обеспечивали повышение сбора зерна до 2,02 т/га.
По годам же исследований картина далеко не однозначная. В 2011, 2013 гг. более высокая урожайность отмечалась на июньском сроке посева, что мы связываем с меньшим уровнем засорения посевов, более благоприятными водным и питательными режимами почвы за эти годы. В 2012 г. основным лимитирующим фактором была влага. Отсюда, падение урожайности зерна с 1,13 т/га при посеве во второй декаде, до 0,93 т/га в третьей декаде мая и до 0,65 т/га в июне.
Опрыскивание гербицидом Агритокс было эффективнее на более засоренных посевах третьей декады мая. Прибавки урожайности зерна составляли 0,450,48 т/га. При посеве во второй декаде мая прибавки снижались до 0,340,39 т/га, а на июньском сроке посева до 0,160,27 т/га.
Снижение конкуренции сорняков окупалось более высокой урожайностью в годы хорошего или удовлетворительного увлажнения. В засушливых условиях 2012 г. прибавки были минимальными, либо не существенными.
На фоне азотного удобрения урожайность зерна от применения Агритокса увеличивалась вновь более существенно на посевах 2528 мая. Прибавки достигали 0,820,86 т/га, в том числе за счет удобрения - на 0,38 т/га. При более раннем посеве сбор зерна возрастал только на 0,490,59 т/га, из них от удобре-ния на 0,150,20 т/га. Еще ниже отдача от комплексной химизации на июньских посевах – 0,360,43 т/га, в том числе от удобрения – 0,090,22 т/га.
Негативное влияние более жесткого водного режима почвы в засушливом 2012 г. не позволяло получать существенных прибавок от удобрения по всем срокам посева.
Величина урожайности зерна в значительной степени зависела от числа продуктивных стеблей. Рассмотрим влияние изучаемых факторов на формирование их количества в опытах (таблица 23). Прежде всего, заметную роль в этом играли условия года исследований. Если в засушливом 2012 г. к уборке урожая сформировалось, в среднем по опыту, только 248 продуктивных стеблей на 1 м2, то в 2013г. – 447.
Определенное влияние на формирование продуктивных стеблей оказали сроки посева. Максимальное их количество отмечалось при посеве 1418 мая – 338 шт/м2. На посевах 2528 мая – на 15 шт/м2 меньше, а 46 июня только 302 шт/м2.
Усиление фона химизации способствовало формированию дополнительного количества продуктивных стеблей. От обработки посевов Агритоксом, в среднем по опыту, на 12 шт/м2, а при дополнении к гербициду удобрения, еще на 15 шт/м2.
При высеве 4,5 млн всхожих семян на 1 га к уборке формировалось, в среднем по всем срокам посева и фонам химизации, 332 продуктивных стебля на 1 м2. Снижение нормы высева до 3,5 млн/га приводило к уменьшению их количества на 28 шт/м2, но и увеличение высева до 5,5 млн/га также к уменьшению на 6 шт/м2.
На фоне сформировавшегося количества продуктивных стеблей, дальнейшее влияние на уровень урожайности зерна может оказать масса зерна в каждой метелке. Наиболее выражены колебания этого показателя по годам исследования. Если в 2012 г. на одной метелке, в среднем по всем вариантам опыта, сформировалось 0,61 г. зерна овса, то в 2011 г. – в два раза больше – 1,24 г. (таблица 24).
Менее всего на массу зерна в метелке влияли сроки посева – 0,930,94 г. А вот увеличение нормы высева способствовало снижению этого показателя с 0,98 до 0,90 г.
Без применения средств химизации, в среднем по всем срокам и нормам высева, на одной метелке формировалось 0,85 г. зерна овса. На фоне Агритокса результат возрастал до 0,96 г., а с добавлением удобрений и до 0,99 г.
Каждый из рассмотренных элементов структуры урожая вносил свою долю в формирование урожайности зерна голозерного овса.
В сельскохозяйственных исследованиях часто возникает необходимость выяснения взаимосвязи между изучаемыми признаками. Для измерения силы (тесноты) и формы связи используют статистические методы корреляцию и регрессию.
В наших исследованиях при определении степени связи между засоренностью посевов и урожайностью культуры и количественной зависимости одного показателя от другого практически на всех фонах химизации, сроках и нормах высева культуры была установлена тесная обратная связь между двумя этими признаками. Коэффициент корреляции между урожайностью голозерного овса и общей долей всех сорняков в агрофитоценозе находился в пределах от 0,67 до 0,91. Это говорит о сильном влиянии наличия сорняков в посевах на сни-жение урожайности культуры. При этом, чем больше коэффициент корреляции (сильнее связь), тем меньше его ошибка. Так при значении коэффициента 0,91 его ошибка составляет 0,07 (показатели зависимости урожайности от общей засоренности на фоне использования гербицидов и удобрений или на третьем сроке посева), при значении коэффициента 0,67 ошибка 0,13 (фон без химизации).
В целом зависимость урожайности голозерного овса от общей доли сорняков в посевах на разных фонах химизации была на уровне средней и сильной степени связи (таблица 25). Средней связь была в варианте без химизации (0,67), самой сильной в варианте с применением удобрений и гербицида (0,91). Такая же закономерность наблюдалась и в зависимости урожайности от доли мятликовых сорных растений в посевах (на удобренном фоне с использованием гербицида коэффициент корреляции 0,89, на фоне без химизации 0,66)
Биоэнергетическая эффективность
В условиях неустойчивого ценообразования целесообразно использовать показатели продуктивности в энергетических эквивалентах [Абрамов Н.В., 2001]. В энергетическом балансе агрофитоценоза лесостепной зоны Западной Сибири фотосинтетически активная реакция (ФАР) составляет 10341 ГДж [Черникова М.И., 1980]. Дальнейшее увеличение урожайности сельскохозяйственных культур сопровождается увеличением затрат невозобновляемой энергии на удобрение, пестициды, топливо и т.п. [Коринец В.В., 1990; Неклюдов А.Ф., 1997].
Нам было важно установить эффективность затрат совокупной энергии в посевах голозерного овса с учетом технологии его возделывания. Если в среднем по всем срокам посева и нормам высева без применения средств химизации затраты составляли 8505 МДж/га, при использовании агритокса на 377 МДж/га больше и при дополнении азотного удобрения уже на 5563 МДж/га (таблица 34). В этой же зоне использование минеральных удобрений и пестицидов приводило к увеличению энергозатрат до 16000МДж/га [Неклюдов А.Ф., 1990].
При рассмотрении затрат совокупной энергии по различным срокам посева следует отметить небольшие различия – от 10457 МДж/га на посевах третьей декады мая до 10508 МДж/га на посевах второй декады мая.
Более значимы различия по нормам высева – от 9750 МДж/га при высеве 3,5 млн/га до 11205 МДж/га при 5,5 млн/га.
Поскольку различия в урожайности зерна овса были существенны, прежде всего, за счет средств химизации, то и выход валовой энергии с 1 га возрастал от 30401 МДж на контрольных вариантах до 35906 МДж на фоне гербицида и до 39718 МДж при его совмещении с азотным удобрением.
Определенное влияние на выход валовой энергии с 1 га оказывали и сроки посева. Если с посевов третьей декады мая с урожаем, в среднем по всем фонам химизации и нормам высева, получили 33842 МДж, то с посевов второй декады мая – 36824 МДж.
Выход валовой энергии с 1 га зависел и от нормы высева. В среднем по всем фонам химизации и срокам посева, при высеве 3,5 млн/га получено 34565 МДж. Максимальная величина достигалась при высеве 4,5 млн/га – 36153 МДж.
Приращение валовой энергии, как разницы между ее выходом и затратами, на фоне без применения средств химизации составило, в среднем по всем сро кам посева и нормам высева, 21896 МДж/га. При использовании Агритокса эта разница возрастала до 27026 МДж/га.
Несмотря на максимальный выход валовой энергии на фоне азотного удобрения и гербицида, ее приращение снижалось до 25650 МДж/га. В конечном счете энергетический коэффициент оказался выше на фоне применения Агритокса, в среднем 4,06. Без применения средств химизации он снижался до 3,59, но это выше на 0,76 по сравнению с фоном где применяли азотное удобрение и гербицид.
Характеризуя сроки посева, в среднем по всем фонам химизации и нормам высева, следует выделить посевы второй декады мая. Здесь энергетический коэффициент составил 3,64. На посевах в начале июня он снижался до 3,51 и в третьей декаде мая – до 3,32.
Снижение энергетического коэффициента наблюдалось по мере увеличения нормы высева, с 3,68 при высеве 3,5 млн/га до 3,55 при 4,5 млн/га и до 3,24 при 5,5 млн/га.
Если рассматривать каждый отдельный вариант опыта, то наиболее высокие показатели биоэнергетической эффективности наблюдались при высеве 4,5 млн. всхожих зерен на гектар в период 14–18 мая и при обработке посевов голозерного овса Агритоксом. Здесь максимальный выход валовой энергии – 38430 МДж/га и приращение валовой энергии на 29502 МДж/га, при высоком энергетическом коэффициенте – 4,30.