Geum.ru

Совершенствование технологии возделывания и повышения продуктивности зерновых и технических культур при орошении на черноземе выщелоченном западного предкавказья

Вид материалаАвтореферат

Содержание


3.4 Рост, развитие и продуктивность озимой пшеницы
Подобный материал:
1   2   3   4   5

3.4 Рост, развитие и продуктивность озимой пшеницы


Изучаемые нами технологии возделывания озимой пшеницы не оказали заметного влияния на продолжительность как вегетационного, так и межфазных периодов. Вегетационный период составил 258–260 дней, а без периода зимнего покоя – 163–165 дней. Продолжительность межфазных периодов на всех вариантах соответствовала сортовым особенностям и условиям произрастания.

Густота стояния растений – один из главных элементов, определяющих уровень урожайности озимой пшеницы. Статистическая обработка данных позволила выявить положительную корреляционную связь на протяжении вегетации между густотой стояния растений на единице площади и урожайностью зерна озимой пшеницы. При этом в начале вегетации она была средней (r = 0,580), а к концу периода стала сильной (r = 0,794).

Густота стояния растений озимой пшеницы в фазе полных всходов в среднем за три года изменялась по вариантам опыта от 424 до 446 шт./м2. Минимальная густота отмечалась на вариантах с экстенсивной 2 и энергоресурсосберегающей технологиями. Здесь отмечено достоверное снижение густоты стояния растений озимой пшеницы по сравнению с контролем с разницей 15 и 16 шт./м2 соответственно.

Наиболее густые посевы наблюдались на вариантах с почвозащитной и экологически допустимой технологиями, где на фоне органо-минеральной системы удобрений применялась традиционная вспашка и плоскорезная обработка почвы. Здесь количество растений озимой пшеницы к концу вегетации составило 389–392 шт./м2, что больше по сравнению с экстенсивной 1 технологией на 6,7–7,7% соответственно.

Создание оптимальных условий для работы фотосинтетического аппарата на всем протяжении вегетации сельскохозяйственных культур является необходимым условием формирования высокого урожая.

В динамике формирования листового аппарата наблюдалась характерная для всех вариантов опыта четкая тенденция, выражающаяся в увеличении площади листьев от фазы кущения до фазы колошения, а затем резком ее уменьшении (рисунок 5).



Рисунок 5 – Площадь листьев озимой пшеницы при орошении в зависимости от применяемой технологии возделывания (среднее за 2002–2004 гг.)

Оптимизация условий роста растений озимой пшеницы способствовала увеличению площади листовой поверхности. На протяжении всей вегетации наибольшее положительное влияние на этот показатель оказывали экологически допустимая и почвозащитная технологии. Здесь в фазу колошения площадь листьев достигла величины 161,4–163,3 см2 на растение, что на 28,1–30,0 см2 на растение, или 21,1–22,5%, больше, чем при экстенсивной 1 технологии. На вариантах с энергоресурсосберегающей, базовой и мелиоративной технологиями возделывания озимой пшеницы площадь листовой поверхности составила соответственно 136,3, 152,9 и 148,6 см2 на растение.

В качестве комплексной оценки фотосинтетической продуктивности ассимилирующего аппарата растений озимой пшеницы использовали показатель, объединяющий площадь листовой поверхности посева и продолжительность работы листьев – фотосинтетический потенциал (ФП).

С интенсификацией технологий (за счет применения минеральных и органических удобрений в изучаемых технологиях) фотосинтетический потенциал посевов озимой пшеницы увеличивался в сравнении с экстенсивными технологиями, где в целом за вегетацию он не превышал значений 2089,1–2575,3 тыс. м2/гасутки (рисунок 6). Более мощную фотосинтетическую мощность посевов с величиной ФП за период вегетации 3657,1–3673,6 тыс.м2/га сутки обеспечивали почвозащитная и экологически допустимая технологии. Несколько меньшим он был при возделывании озимой пшеницы по мелиоративной и базовой технологиям – 3186,4–3352,0 тыс.м2/гасутки соответственно.



Рисунок 6 – Фотосинтетический потенциал посевов озимой пшеницы при орошении в зависимости от технологии ее возделывания (среднее за 2002–2004 гг.)

Наши наблюдения позволили установить, что накопление массы воздушно-сухого вещества на единице площади посева происходило адекватно динамике формирования площади листьев. Однако если прирост площади листьев заканчивался в фазе колошения, то накопление массы воздушно-сухого вещества продолжалось, достигая своего максимума в фазу полной спелости (рисунок 7).

Накопление массы воздушно-сухого вещества растениями озимой пшеницы на единице площади посева в течение вегетации зависело от изучаемых в технологиях элементов и их взаимодействия.





Рисунок 7 – Накопление воздушно-сухого вещества озимой пшеницы при орошении в зависимости от технологии ее возделывания (среднее за 2002–2004 гг.)

В процессе вегетации озимой пшеницы наименьшая масса воздушно-сухого вещества на растение наблюдалась на вариантах экстенсивных технологий и к фазе молочной спелости зерна она достигла величины 4,50–4,97 г/растение.

Максимальная масса воздушно-сухого вещества сформировалась на вариантах с экологически допустимой и почвозащитной технологиями возделывания озимой пшеницы, где применялись вспашка и безотвальное рыхление на фоне органоминеральной системы удобрения. Здесь она составила 5,98–6,02 г/растение, что на 1,01–1,05 г/растение, или на 20,3–21,1%, больше, чем на контрольном варианте.

Изучаемые в опыте технологии возделывания озимой пшеницы при орошении оказывали влияние на элементы структуры урожая. С оптимизацией условий роста и развития наблюдалось увеличение всех показателей структуры урожая озимой пшеницы.

Одним из основных элементов, определяющих урожайность озимой пшеницы, является густота продуктивного стеблестоя. В наших исследованиях она изменялась от 428 до 570 шт./м2 (таблица 14).

Таблица 14 – Структура урожая озимой пшеницы при орошении в зависимости от технологии возделывания (среднее за 2002–2004 гг.)

Технология
Количество продуктивных стеблей, шт.
Длина колоса,

см
Число колосков в колосе, шт./м2
Число зерен в колосе,

шт.
Масса, г
Биологическая урожайность, г/м2

зерна с колоса
1000 зерен

Экстенсивная 1 (контроль)
448
7,1
15,5
28,5
1,22
43,0
546,6

Экстенсивная 2
428
6,8
14,9
26,9
1,18
43,9
505,0

Энергоресурсосберегающая
542
7,7
16,1
29,7
1,29
43,4
699,2

Базовая
565
8,2
17,2
31,6
1,32
41,7
745,8

Экологически

допустимая
570
8,5
17,9
32,1
1,35
41,9
770,0

Почвозащитная
570
8,5
17,9
32,4
1,36
42,0
775,2

Мелиоративная
551
8,0
17,2
30,9
1,29
41,7
710,8

НСР05
20
0,4
0,7
1,9
0,06
2,3
33,9

Применение экологически допустимой и почвозащитной технологий, где использовалась органоминеральная система удобрения на фоне вспашки и безотвального рыхления, способствовало формированию посевов с максимальной густотой продуктивного стеблестоя – 570 шт./м2, что на 122 шт./м2, или на 27,2%, больше по сравнению с экстенсивной 1 технологией. Масса зерна с колоса здесь также превышала контроль на 10,7–11,5%. Однако продуктивность колоса на вариантах с экологически допустимой и почвозащитной технологиями была меньше на 2,5–2,3%, что обусловливалось снижением массы 1000 зерен.

По данным математической обработки, между всеми элементами структуры урожая озимой пшеницы и ее урожайностью существовала тесная положительная корреляционная связь (r = 0,951–0,992)

Урожайность озимой пшеницы, возделываемой по кукурузе на зерно при орошении, в среднем за годы исследований изменялась по вариантам опыта от 53,4 до 76,3 ц/га (таблица 15).

Таблица 15 – Урожайность и качество зерна озимой пшеницы при орошении в зависимости от технологии возделывания

Технология
Урожайность,

ц с 1 га
В среднем за три года
Отклонение

от контроля
Содержание сырой клейковины, %

2002 г.
2003 г.
2004 г.
ц/га
%

Экстенсивная 1

(контроль)
53,7
50,8
55,6
53,4
-
-
18,8

Экстенсивная 2
50,2
42,3
51,1
47,9
-5,5
-10,3
18,8

Энергоресурсосберегающая
68,5
61,0
75,3
68,3
+14,9
+27,9
22,3

Базовая
73,3
67,7
78,4
73,1
+19,7
+36,9
22,3

Экологически допустимая
75,5
71,2
81,6
76,1
+22,7
+42,5
23,5

Почвозащитная
76,3
70,4
82,2
76,3
+22,9
+42,9
23,1

Мелиоративная
73,3
56,8
77,6
69,2
+15,8
+29,6
20,6

НСР05
5,5
3,9
3,7
3,3






2,7

Минимальная урожайность зерна, как по годам исследований, так и в среднем за три года была получена на вариантах экстенсивных технологий. По мере интенсификации технологий за счет применения минеральных и органических удобрений урожайность озимой пшеницы возрастала.

Наивысшая урожайность озимой пшеницы – 76,1–76,3 ц/га – по кукурузе на зерно наблюдалась на вариантах с технологиями, где на фоне органоминеральной системы удобрений применялись отвальная и безотвальная с последействием глубокого рыхления обработки почвы. Здесь прибавка урожая по сравнению с контролем составила 22,7–22,9 ц/га, или 42,5–42,9%. Статистически не достоверное снижение урожайности озимой пшеницы по отношению к экологически допустимой и почвозащитной (на 3,0 и 3,2 ц/га) обеспечивала базовая технология.

Органическая система удобрения, применяемая на фоне безотвальной обработки почвы при мелиоративной технологии, не способствовала получению урожая зерна озимой пшеницы на уровне с наилучшими вариантами, что, очевидно связано со слабым последействием внесения навоза под сахарную свеклу. Урожайность здесь находилась на уровне 69,2 ц/га, что на 15,8 ц/га, или 29,6%, больше, чем на контроле. Одинаковой была урожайность озимой пшеницы на вариантах мелиоративной и энергоресурсосберегающей технологиями – 68,3 ц/га.

При выращивании озимой пшеницы после кукурузы на зерно была выявлена вариативность показателя качества зерна в зависимости от технологии их возделывания. В среднем за годы исследований содержание клейковины в зерне озимой пшеницы по вариантам опыта составляло 18,8–23,5% (таблица 15). Наименьшее значение этого показателя было на вариантах с экстенсивными технологиями. Внесение удобрений способствовало повышению содержания сырой клейковины до 20,6–23,5%. Применение органоминеральной системы удобрений на фоне безотвальной и отвальной обработок почвы обеспечивало получение зерна с содержанием сырой клейковины 23,1–23,5%.


4. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ И АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА САХАРНАЯ СВЕКЛА – СОЯ – КУКУРУЗА НА ЗЕРНО – ОЗИМАЯ ПШЕНИЦА


За ротацию севооборота произошли определенные изменения содержания гумуса в зависимости от изучаемых технологий (таблица 16).

В период уравнительного посева до закладки опыта его содержание в почве составило 2,67% в слое 0–20 см и 2,50% – в слое 20–40 см.

При экстенсивной 1 технологии отмечалась потеря гумуса. Здесь, в начале как первой ротации, так и второй, в слое 0–20 см наблюдалось снижение содержания органического вещества. Ежегодная дегумификация почвы в пределах 0,014% на этом варианте объясняется регулярным оборотом верхнего десятисантиметрового слоя почвы, обогащением его кислородом, что при достаточном количестве влаги и соответствующей температуре способствовало ускорению процессов минерализации органического вещества почвы, вызывавших за собой снижение ее плодородия.

Возделывание культур по базовой технологии, где на протяжении всей ротации вносились только минеральные удобрения на фоне разноглубинной основной отвальной обработки почвы, также не способствовало сохранению общего гумуса в верхнем слое 0–20 см. Уже в начале первой ротации наметилась тенденция к его снижению, которая резко усилилась к началу второй. В сравнении с началом первой ротации дегумификация почвы достигла величины 0,07% при содержании гумуса 2,58%. Очевидно, в условиях орошения в результате ускоренного круговорота органических веществ, несмотря на насыщение севооборота люцерной до 28,6% без дополнительного внесения органики, процесс минерализации гумуса доминирует над процессом его образования.

Таблица 16 – Изменения содержания общего гумуса в почве за ротацию травяно-зернопропашного орошаемого севооборота в зависимости от технологии возделывания, % (по данным СКНИПТИАП)

Технология
Слой, см
Содержание гумуса

до закладки опыта

(1991 г.)
начало первой

ротации (1992 г.)
начало второй

ротации (1999 г.)

общее
прирост (+)
общее
прирост (+)

Экстенсивная 1 (контроль)
0–20
2,67
2,64
-0,03
2,57
-0,07

20–40
2,50
2,51
+0,01
2,52
+0,01

Экстенсивная 2
0–20
2,67
2,72
+0,05
2,71
-0,01

20–40
2,50
2,58
+0,08
2,60
+0,02

Базовая
0–20
2,67
2,65
-0,02
2,58
-0,07

20-40
2,50
2,50
0
2,53
+0,03

Экологически допустимая
0–20
2,67
2,67
0
2,74
+0,07

20–40
2,50
2,57
+0,07
2,66
+0,09

При возделывании культур по экстенсивной 2 технологии на фоне поверхностной системы основной обработки почвы напротив, отмечалось расширенное воспроизводство гумуса как в слое 0–20 см, так и в слое 20–40 см. Прирост содержания гумуса в верхнем слое связан с заделкой пожнивных остатков. Количество общего гумуса к началу второй ротации составило 2,71%, что в сравнении с контрольным вариантом выше на 0,14%. Увеличение содержания гумуса в слое 20–40 см являлось следствием процесса естественного восполнения. Содержание гумуса на данном варианте было на 0,08% выше, чем на контрольном – 2,60%.

Наиболее стабильное содержание гумуса к началу второй ротации наблюдалось при возделывании культур по экологически допустимой технологии, предусматривающей помимо внесения минеральных удобрений и заделку пожнивных остатков озимой пшеницы и сои. Здесь прирост гумуса по сравнению с изначальным его содержанием составил 0,07%, а содержание гумуса было максимальным – 2,74%. Аналогичная тенденция наблюдалась и в нижележащем слое 20–40 см, где прирост достиг величины 0,09%. Таким образом, содержание общего гумуса в пахотном слое при возделывании культур по экологически допустимой технологии увеличивается, обеспечивая годовой прирост гумуса в слое 0–40 см – 0,015%.

Строение почвы особенно пахотного слоя, является важнейшим фактором плодородия. Оно оказывает решающее влияние на превращение потенциального плодородия в эффективное.

Мониторинг плотности сложения пахотного слоя чернозема выщелоченного при возделывании полевых культур по изучаемым технологиям в условиях орошения показал, что в наблюдаемые сроки объемная масса по вариантам опыта имела более высокие значения по сравнению с оптимальными ее показателями. При этом четко прослеживалась тенденция к чрезмерному уплотнению почвы по всему профилю на вариантах технологий с минимализацией обработки почвы. К середине вегетации сахарной свеклы, сои, кукурузы на зерно и к уборке озимой пшеницы наибольшая плотность почвы с величиной объемной массы 1,41–1,47 г/см3 наблюдалось на вариантах с экстенсивной 2 и энергоресурсосберегающей технологиями (таблица 17).

Возделывание культур по экологически допустимой, почвозащитной и мелиоративной технологиям, в которых применялись органоминеральная и органическая системы удобрения, особенно на фоне безотвальной обработки почвы с периодическим глубоким рыхлением снижало величину объемной массы практически до оптимального уровня. Это обеспечивало благоприятное для роста и развития зерновых культур (кукурузы на зерно и озимой пшеницы) состояние пахотного слоя с параметрами объемной массы 1,35–1,38 и 1,33–1,35 г/см3 и общей пористостью 47,2–48,4% и 48,3–49,4%.

Возделывание технических культур (сахарной свеклы и сои) по данным технологиям обеспечивало удовлетворительные условия для роста и развития с параметрами объемной массы 1,33–1,35 и 1,39–1,42 г/см3, общей пористости – 48,3–49,0 и 45,6–46,7%.

Экологически допустимая, почвозащитная и мелиоративная технологии при возделывании зерновых и технических культур способствовали увеличению количества агрономически ценных агрегатов (0,25–10,0 мм) в пахотном слое 0–30 см до 60,2–65,9% – под сахарной свеклой, до 62,1–65,0% под соей, до 62,7–68,3% – под кукурузой и до 63,8–66,9% – под озимой пшеницей, т. е. коэффициент структурности повысился до 1,51–1,93 под сахарной свеклой, до 1,64–1,84 под соей, до 1,68-2,15 под кукурузой и до 1,76–1,87 под озимой пшеницей. Существенно улучшилось под воздействием органических удобрений и качество структурных агрегатов, т. е. их водопрочность – до 68,1-78,2% под сахарной свеклой, до 73,7-77,4% под соей, до 72,9-76,4% под кукурузой и до 71,2–72,9% под озимой пшеницей, что превышало контроль соответственно по культурам на 5,3–15,4%, 1,2–4,9%, 2,4–5,9% и 5,1–6,8%.

Накопление влаги в почве и суммарный ее расход – показатели, определяющие рост, развитие и продуктивность культур, в значительной степени зависели от технологии их возделывания. Почвозащитная и мелиоративная технологии возделывания зерновых и технических культур, предусматривающие применение в звене севооборота системы безотвальной обработки почвы с периодическим глубоким рыхлением на фоне органоминеральной и органической системы удобрения способствовали большему накоплению по сравнению с экстенсивной технологией запасов продуктивной влаги в слое

Таблица 17 – Объемная масса (г/см3), коэффициент структурности и сумма водопрочных агрегатов (%) выщелоченного

чернозема в пахотном слое 0–30 см под культурами травяно-зернопропашного севооборота в зависимости от технологии возделывания

Технология
Сахарная свекла (1999–2001 гг.)
Соя

(2000–2002 гг.)
Кукуруза на зерно

(2001–2003 гг.)
Озимая пшеница

(2002–2004 гг.)

Объемная масса
Коэффициент структурности
Сумма водопрочных агрегатов
Объемная масса
Коэффициент структурности
Сумма водопрочных агрегатов
Объемная масса
Коэффициент структурности
Сумма водопрочных агрегатов
Объемная масса
Коэффициент структурности
Сумма водопрочных агрегатов

Экстенсивная 1

(контроль)
1,42
1,06
62,8
1,42
1,71
72,5
1,39
1,43
70,5
1,42
1,42
66,1

Экстенсивная 2
1,44
0,99
60,9
1,47
1,47
70,3
1,41
1,46
65,7
1,44
1,35
65,1

Энергоресурсосберегающая
1,41
1,04
66,0
1,44
1,56
72,8
1,41
1,58
70,8
1,43
1,37
66,8

Базовая
1,39
1,31
64,0
1,42
1,79
74,8
1,40
1,36
68,8
1,41
1,46
67,8

Экологически

допустимая
1,35
1,51
68,1
1,42
1,64
75,3
1,38
1,68
72,9
1,35
1,76
71,2

Почвозащитная
1,33
1,70
70,5
1,42
1,78
73,7
1,36
1,84
75,0
1,32
1,87
72,9

Мелиоративная
1,33
1,93
78,2
1,39
1,84
77,4
1,35
2,15
76,4
1,33
1,77
72,9

почвы 0–160 см: под соей – на 11,2–6,6%, под кукурузой на зерно – на 8,8–9,6%, под озимой пшеницей – на 11,3–4,9% (таблица 18).

Таблица 18 – Запасы продуктивной влаги в начале (W1) и в конце (W2) вегетации культур орошаемого севооборота в слое 0-160 см в зависимости от технологии возделывания, мм

Технология
Сахарная свекла

(1999-2001 гг.)
Соя

(2000-2002 гг.)
Кукуруза на зерно

(2001-2003 гг.)
Озимая пшеница

(2002-2004 гг.)

W1
W2.
W1
W2.
W1
W2.
W1
W2.

Экстенсивная 1

(контроль)
246,0
-28,7
179,3
52,2
170,0
76,0
176,2
79,7

Экстенсивная 2
225,8
-31,0
186,9
46,8
163,0
97,7
168,0
98,7

Энергоресурсосберегающая
215,8
13,4
186,8
75,2
157,2
68,0
169,2
60,0

Базовая
238,1
-6,0
186,9
83,1
168,4
70,6
173,3
54,1

Экологически

допустимая
250,6
9,3
187,2
86,4
174,5
58,0
178,9
44,7

Почвозащитная
245,2
6,5
199,4
74,6
184,9
70,8
196,1
64,2

Мелиоративная
244,1
24,9
191,2
58,7
186,4
86,7
184,9
67,6

Изучение зависимости суммарного водопотребления от технологии возделывания зерновых и технических культур в звене орошаемого травянозернопропашного севооборота показало, что наибольшим оно было по вариантам опыта на посевах сахарной свеклы – 7561–8284 м3/га, на посевах сои колебалось в пределах 5728–6134 м3/га, на посевах кукурузы на зерно составляло 4999–5411 м3/га и наименьшим оказалось на посевах озимой пшеницы – 3926–4657 м3/га (таблица 19). Технологии возделывания зерновых и технических культур, основанные на улучшении питательного режима выщелоченного чернозема, способствовали наиболее экономному расходованию влаги на создание единицы продукции. При этом минимальные значения коэффициентов водопотребления были отмечены при выращивании сахарной свеклы по экологически допустимой, почвозащитной и мелиоративной технологиям, где их величина была меньше по сравнению с экстенсивной 1 технологией на 46,2–44,5%; сои – по экологически допустимой, где разница с контролем составила 38,0%; кукурузы на зерно и озимой пшеницы – по базовой, экологически допустимой и почвозащитной, что было меньше в сравнении с контрольным вариантом на 18,9–17,2% и 23,5–22,6% соответственно. Максимальные величины коэффициентов водопотребления у всех изучаемых в звене севооборота культур наблюдались при их возделывании по экстенсивным технологиям.

Таблица 19 – Влияние изучаемых технологий на суммарное водопотребление и коэффициент водопотребления зерновых и технических культур в условиях орошения

Технология
Сахарная свекла (1999–2001 гг.)
Соя

(2000–2002 гг.)
Кукуруза на зерно

(2001–2003 гг.)
Озимая пшеница

(2002–2004 гг.)

Суммарное водопотребление, м3/га
Коэффициент водопотребления м3/т
Суммарное водопотребление, м3/га
Коэффициент водопотребления м3/т
Суммарное водопотребление, м3/га
Коэффициент водопотребления м3/т
Суммарное водопотребление, м3/га
Коэффициент водопотребления м3/т

Экстенсивная (контроль)
8284
303
6269
3043
5286
1172
3753
703

Экстенсивная
8105
354
6295
2823
4999
1302
3480
727

Энергоресурсосберегающая
7561
204
6099
2040
5238
1084
3879
568

Базовая
7858
180
5988
1976
5324
951
3979
544

Экологически допустимая
7950
163
5923
1886
5411
970
4128
542

Почвозащитная
7924
168
5967
1982
5487
951
4106
538

Мелиоративная
7728
163
6208
2126
5343
1017
3960
572


Максимальное количество сорных растений на протяжении всей вегетации зерновых и технических культур отмечалось при их возделывании по технологиям, предусматривающим в звене севооборота систему поверхностной обработки почвы. Технологии, основанные на применении вспашки (экстенсивная 1, базовая и экологически допустимая) обеспечивали снижение потенциальной засоренности на посевах озимой пшеницы по сравнению с почвозащитной и мелиоративной в 1,2–1,5 раза и в 1,8–2,6 раза – по сравнению с экстенсивной 2 и энергоресурсосберегающей; на посевах кукурузы соответственно в 1,1–1,2 и 1,7–1,9 раза; на посевах сахарной свеклы – в 1,3–1,7 и 3,9–4,6 раза; на посевах сои – в 1,2–1,7 и 1,7–2,5 раза.

Изучение динамики элементов минерального питания в черноземе выщелоченном в зависимости от технологий возделывания зерновых и технических культур в звене севооборота показало, что наименее обеспеченными минеральным азотом, подвижным фосфором и обменным калием оказались варианты, не предусматривающие внесения удобрений.