Введение к работе
Актуальность темы исследования. Сахарная свёкла в Российской Федерации является основным источником получения сахара. По мере развития сельскохозяйственной науки технология её возделывания постоянно совершенствуется. После освоения технологии посева сахарной свёклы на конечную густоту насаждения, исключающей ручной труд, основным препятствием при её возделывании является засорённость. В 60…90 гг. XX века из-за отсутствия высокоэффективных гербицидов для борьбы с сорняками применяли разноглубинные междурядные обработки. При всех своих преимуществах, рыхление междурядий имеет и ряд недостатков: ограничение свекловичных посевных площадей из-за низкой производительности агрегатов, повышенная минерализация гумуса, снижение густоты посевов и их продуктивности. Кроме того, разрушается гербицидный «экран» и иссушается слой почвы на глубину обработки (Д. Шпаар и др., 2006; И.И. Гуреев, 2011). Стало очевидно, что решить проблему уничтожения сорных растений в свекловичных посевах только с помощью комплекса агротехнических приёмов практически невозможно. В конце 90х-начале 2000х гг. основное внимание стали уделять гербицидным обработкам, практически полностью отказавшись от междурядных (А.К. Нанаенко и др., 2003, 2006; Д. Шпаар и др., 2006). Научно-обоснованное применение комплекса высокоэффективных послевсходовых гербицидов позволяет свести количество сорных растений до безопасного минимума. Однако применение гербицидной технологии часто не достигает ожидаемого эффекта в связи с фитотоксичностью применяемых препаратов по отношению к культурным растениям, избирательным действием на сорняки, снижением аэрации почвы при образовании почвенной корки, негативным действием на почвенную биоту и окружающую среду, их дороговизной (В.А. Захаренко, 1998; Е.А. Дворянкин, 2005).
Выход из создавшегося положения – разработка усовершенствованной технологии возделывания сахарной свёклы за счёт подбора адаптивных гибридов, поиска оптимального сочетания агротехнических и химических методов борьбы с сорняками с применением росторегулирующих препаратов. Разработка адаптивных ресурсосберегающих технологий приводит к повышению устойчивости агроландшафта. При этом снижаются потери гумуса, фитотоксичность применяемых препаратов на культуру, улучшается аэрация и влагообеспеченность почвы, сохраняется почвенная биота.
Развитие усовершенствованной технологии возделывания сахарной свёклы с применением системного подхода заключается в оптимизации сочетания агротехнических и химических приёмов ухода за свекловичными посевами. Это составляет основу настоящей работы и определяет её теоретическую и практическую актуальность.
Степень разработанности. Вопросам целесообразности видов, кратности и глубины междурядных обработок при выращивании сахарной свеклы в условиях ЦЧЗ посвящены работы А.В. Корниенко (2000, 2002), А.К. Нанаенко (2003, 2006, 2009), А.И. Лоскутова (2003, 2006). Они обосновывают необходимость их применения в условиях неустойчивого увлажнения для рыхления почвы и сохранения влаги в ней. Д. Шпаар (2006), В.В. Гамуев (2007), Г.Н. Уваров (2008), И.И. Гуреев (2011) в своих работах отмечают необходимость проведения химических способов борьбы с сорняками, позволяющими существенно снизить засорённость свекловичных посевов. В работах В.Г. Яценко (1977), А.В. Корниенко (2000), А.К. Нанаенко (2009) и других авторов приведены данные по чередованию междурядных и гербицидных обработок при уходе за посевами сахарной свёклы. О положительной роли росторегулирующих препаратов при совместном их применении с гербицидами свидетельствуют работы В.В. Вакуленко (2004, 2005), М.Н. Захаровой (2005), А.К. Злотникова (2005, 2006, 2007), Е.А. Дворянкина (2003, 2005, 2009).
Несмотря на имеющиеся данные, ряд ведущих элементов технологии возделывания сахарной свеклы требует дальнейшего совершенствования. Наши исследования являются продолжением работы вышеперечисленных авторов, как в теоретическом, так и в практическом плане. В частности, недостаточно изучены рекомендуемые производству новые гибриды сахарной свеклы. Практически не исследована проблема выбора оптимального сочетания агротехнических и химических приёмов борьбы с сорняками в свекловичных посевах в условиях Тамбовской области. Сведния по их оптимальной кратности и сроках проведения противоречивы или практически отсутствуют. Недостаточно изучено влияние росторегулирующих препаратов на продуктивность сахарной свёклы и качество произведённой продукции. Отсутствуют способы, позволяющие порционно вносить регуляторы роста и предотвращающие попадание гербицидов на листовую поверхность свекловичных растений. Сушествующие способы очистки корнеплодов, применяемые на большинстве современных отечественных и зарубежных свеклоуборочных машинах недостаточно эффективны на черноземных почвах, особенно при уборке в неблагоприятных погодных условиях, что приводит к значительным потерям плодородного слоя почвы и гумуса, а также элементов минерального питания, находящихся в пахотном горизонте. Поэтому актуальность исследований диктуется созданием усовершенствованной технологии возделывания и уборки сахарной свёклы, адаптированной к условиям северо-востока Центрального Черноземья РФ, позволяющей добиться наибольшей продуктивности свекловичных посевов при наименьших издержках с учётом охраны окружающей среды.
Цель исследований – дать теоретическое обоснование и разработать практические приёмы усовершенствованной технологии возделывания сахарной свёклы, обеспечивающие повышение продуктивности культуры при снижении безвозвратных потерь плодородного слоя почвы.
Поставленная в работе цель предусматривает решение следующих задач исследований:
- разработать научные основы концепции усовершенствованной технологии возделывания и уборки сахарной свёклы;
- изучить влияние кратности междурядных обработок в сочетании и без сочетания с гербицидами на засорённость и продуктивность свекловичных посевов в зависимости от нормы высева семян;
- экспериментально исследовать влияние кратности междурядных обработок в сочетании и без сочетания с гербицидами на микробиологическую активность почвы и определить остаточное содержание гербицидов в корнеплодах и пахотном слое;
- проанализировать влияние различных регуляторов роста растений на засорённость свекловичных посевов, их фотосинтетическую деятельность, урожайность и некоторые показатели качества в зависимости от нормы высева семян;
- выявить регуляторы роста, имеющие высокую эффективность в повышении урожайности и качества сахарной свёклы;
- разработать способ порционного внесения регуляторов роста и ленточного внесения гербицидов без отложения их на листовой поверхности культуры;
- выявить наиболее продуктивные гибриды фабричной сахарной свёклы и установить их оптимальную норму высева семян;
- разработать способы очистки корнеплодов сахарной свёклы от примесей при уборке, позволяющие снизить ежегодные безвозвратные потери плодородного слоя почвы, гумуса и элементов минерального питания;
- дать экономическую и энергетическую оценку применяемым приёмам.
Научная новизна результатов исследований. Разработаны научные основы усовершенствованной технологии возделывания и уборки сахарной свёклы для конкретных почвенно-климатических условий в виде комплекса агротехнических и химических приёмов, обеспечивающих высокоэффективную гибель сорняков, сохранение почвенного плодородия, снижение фитотоксичности гербицидов на культуру, получение достоверной прибавки урожайности, при наименьших экономических и энергетических издержках, с учётом охраны окружающей среды. В том числе для условий северо-востока Центрального Черноземья РФ впервые:
- определены наиболее адаптивные и высокопродуктивные гибриды сахарной свёклы и установлена их оптимальная норма высева семян;
-разработан способ порционного внесения регуляторов роста и ленточного внесения гербицидов без отложения их на листовой поверхности культуры, позволяющий снизить норму расхода росторегулирующих препаратов и фитотоксичность пестицидов;
- выявлены регуляторы роста, имеющие наибольшую эффективность при применении их на свекловичных посевах;
- изучена продолжительность токсического действия пестицидов на почвенные микроорганизмы;
- разработаны способы очистки корнеплодов свёклы от примесей при уборке, позволяющие снизить их загрязненность, а также предотвратить безвозвратные потери плодородного слоя почвы, гумуса и элементов минерального питания.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы заключается в разработке научной концепции усовершенствованной технологии возделывания сахарной свёклы, выявлении особенностей роста, развития и формирования урожайности свекловичных гибридов при различной норме высева семян, кратности междурядных и гербицидных обработок в сочетании с росторегулирующими препаратами в условиях северо-восточной части Центрального Черноземья.
Практическая значимость работы определяется разработкой усовершенствованной технологии возделывания сахарной свёклы, снижающей гербицидную нагрузку на растение и окружающую среду, обеспечивающей повышение урожайности до 24,5% и снижение засоренности посевов до 27,2%. Доказана высокая эффективность применения способа порционного внесения регуляторов роста и ленточного внесения гербицидов, предотвращающего попадание препарата на листовую поверхность культуры до 89,3…93,6% и снижающего норму расхода росторегулирующих препаратов на 16…37%. Определены наиболее адаптивные и высокопродуктивные гибриды сахарной свёклы и установлена их оптимальная норма высева семян, что позволит получить прибавку урожая корнеплодов в хозяйствах Тамбовской области в пределах 2,4…5,5 т/га и увеличить биологический сбор сахара на 4…22%. Установлено, что применение предложенных способов очистки корнеплодов позволит снизить отчуждение плодородного пахотного слоя почвы и гумуса с урожаем на 15…70%.
Методология и методы исследований. Методология проводимых исследований основана на анализе фондовых материалов, патентной литературы, научных статей отечественных и зарубежных авторов, информационных изданий и книг научной и производственной тематики. В работе использованы теоретические методы: системный анализ, математическая статистика; экспериментальные – полевые и лабораторные опыты.
Положения, выносимые на защиту:
- научная концепция усовершенствованной технологии возделывания сахарной свёклы для северо-востока Центрального Черноземья Российской Федерации;
- способы и средства совершенствования системы защиты сахарной свёклы от сорной растительности, заключающиеся в подборе оптимального сочетания междурядных и гербицидных обработок с применением росторегулирующих препаратов;
- особенности роста, развития и формирования урожайности гибридов сахарной свёклы при различной норме высева семян, кратности междурядных и гербицидных обработок в сочетании с росторегулирующими препаратами;
- зависимость величины чистой продуктивности фотосинтеза от выбора гибридов, их нормы высева, приёмов ухода за посевами и применения регуляторов роста.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов подтверждена многолетним периодом исследований, статистической обработкой экспериментальных данных методами дисперсионного и корреляционного анализов, а также их сопоставлением с результатами исследований других учёных.
Результаты работы докладывались и получили положительную оценку на Всероссийской научно-практической конференции (Москва, 2008); Международной научно-практической конференции «Инженерное обеспечение инновационных технологий в АПК (Мичуринск-наукоград, 2010); Международной научно-практической конференции «Достижения науки и инновации в производстве, хранении и переработке сельскохозяйственной продукции» (Мичуринск-наукоград, 2011); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 100-летию Воронежского ГАУ «Инновационные технологии и технические средства для АПК» (Воронеж, 2011); LI международной научно-технической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству» (Челябинск, 2011); Международной научно-практической конференции молодых ученых «Научные исследования и разработки к внедрению в АПК» (Иркутск, 2012); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Особенности технического оснащения современного сельскохозяйственного производства» (Орел, 2012); VI Всероссийской научно-практической конференция «Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы» (Саратов, 2012); II Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 135-летию А.И. Стебута (Саратов, 2012); Международной научно-практической конференции «Аграрная наука: современные проблемы и перспективы развития» (Махачкала, 2012).
По результатам исследований опубликована 41 научная работа, в том числе 15 в рецензируемых изданиях из перечня ВАК Министерства образования и науки РФ, 3 патента на изобретение.
Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Общий объем составляет 426 страниц, из которых на 299 страницах изложен текст работы. Список литературы включает 417 наименований, в том числе 34 источника - на иностранных языках. Работа иллюстрирована 48 таблицами и 21 рисунком.
