Совершенствование технологии возделывания и повышения продуктивности зерновых и технических культур при орошении на черноземе выщелоченном западного предкавказья
| Вид материала | Автореферат |
- Рабочая программа повышения квалификации «Технология производства и переработки с/х, 741.27kb.
- Рабочая программа семинара «Ресурсосберегающая технология возделывания зерновых культур», 130.81kb.
- Методика разработки технологий возделывания полевых культур. Создание высокопродуктивных, 51.23kb.
- Совершенствование технологии возделывания сафлора красильного при капельном орошении, 435.24kb.
- Проекта: «Проект технологии возделывания зерновых культур с модернизацией опрыскивателя», 567.93kb.
- И. А. Нурпеисов 2011 г. Рабочая программа, 76.71kb.
- Такого рода стратегическое планирование позволит выравнивать перекосы, существующие, 69.52kb.
- Зам ген директора по научной работе и производству, 197.32kb.
- Особенности технологии возделывания многолетних трав на корм в сопочно-равнинной зоне, 63.49kb.
- 01. 11. 6 Выращивание кормовых культур, 1169.17kb.
На правах рукописи
ЮГОВ АНАТОЛИЙ ВИКТОРОВИЧ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ЗЕРНОВЫХ
И ТЕХНИЧЕСКИХ КУЛЬТУР ПРИ ОРОШЕНИИ
НА ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ
ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ
Специальность 06.01.09 – растениеводство
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Краснодар – 2009
Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» в 1999–2006 гг.
Научный консультант: заслуженный деятель науки РФ,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Малюга Николай Григорьевич
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Фролов Сергей Александрович
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Ненько Наталья Ивановна
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Желтопузов Владимир Николаевич
Ведущая организация: ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур им. В.С. Пустовойта» Россельхозакадемии
Защита состоится «24» декабря 2009 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.03 при ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина 13, КубГАУ (гл. корпус, ауд. 209).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», а с авторефератом – на сайте ВАК РФ в сети Интернет и официальном сайте ro.ru
Автореферат разослан « » _____________ 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Кравцов А.М.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Устойчивое развитие агропромышленного комплекса Российской Федерации в значительной мере определяется стабильностью и эффективностью производства сельскохозяйственной продукции растениеводства.
Западное Предкавказье, в том числе и Краснодарский край – это одна из самых благоприятных для производства сельскохозяйственной продукции зон нашей страны, и одновременно ее можно характеризовать как зону с наиболее обостренными агроэкологическими и экономическими противоречиями, характеризующимися интенсивным использованием земли, зачастую с нарушением элементарных требований рекомендованных технологий возделывания культур.
Краснодарский край является ведущим регионом по производству зерна озимой пшеницы, кукурузы, сои и корнеплодов сахарной свеклы. Здесь размещается более 1 млн га посевов озимой пшеницы, 270–320 тыс. га зерновой кукурузы, около 100 тыс. га сои и более 130 тыс. га сахарной свеклы.
Разработанные и широко внедренные в производство в середине 80-х годов интенсивные технологии возделывания, базировавшиеся на отвальной обработке почвы и минеральной системе удобрения, позволяли ежегодно производить 5,5–6,0 млн т корнеплодов сахарной свеклы при средней урожайности около 300 ц/га, озимой пшеницы 4,9–5,0 млн. т при средней урожайности 40,0 ц/га, кукурузы 649,3–737,1 тыс. т при средней урожайности 33,5 ц/га и 42,4 тыс. т зерна сои при средней урожайности 13,8 ц/га.
В результате такой интенсификации земледелия ускорились деградационные процессы черноземов Западного Предкавказья, усилились эрозия и дефляция почв. Наиболее остро встал вопрос о состоянии плодородия староорошаемых земель (площадь – 468 тыс. га), где деградационные процессы протекают интенсивнее, чем на богаре. Содержание гумуса в них уменьшилось более чем на 40%, ухудшились водно-физические и агрохимические свойства, выразившиеся в уплотнении и слитизации почв, обесструктуривании их, снижении водопроницаемости, ухудшении водного, воздушного и пищевого режимов. В отдельных случаях отмечено осолонцевание и засоление черноземов, подъем уровня грунтовых вод, заболачивание.
Усилил развитие негативных процессов глубокий спад производства в АПК Краснодарского края в последнем десятилетии XX в., вызванный переходом страны к рыночной экономике.
Сложное финансово-экономическое положение в большинстве хозяйств края способствовало деинтенсификации технологий возделывания полевых культур. Существенно снизилось применение как органических, так и минеральных удобрений. Эти явления и нарушение сроков и качества выполняемых агроприемов привели к значительному снижению урожайности, прежде всего основной продовольственной культуры края – озимой пшеницы – с 56,4 в 1990 г. до 30,3 ц/га в 1998 г., а также кукурузы – с 35,9 до 13,3 ц/га, сахарной свеклы – с 325,0 до 165,0 ц/га, и сои с 13,8 до 8,7 ц/га.
В сложившихся рыночных отношениях важнейшим условием развития АПК Краснодарского края является переход к адаптивно-ландшафтной системе земледелия, предусматривающей внедрение альтернативных ресурсосберегающих технологий, адаптированных к зональным почвенно-климатическим условиям и позволяющим увеличить устойчивость основных полевых культур к биотическим и абиотическим факторам.
Основой альтернативных технологий, базирующихся на принципах биологизации, максимального энерго- и ресурсосбережения, сохранения и повышения плодородия почвы, охраны окружающей среды, а также высокой доходности, должно стать формирование высокопродуктивных агрофитоценозов, в которых предлагаемые агротехнологии удовлетворяли бы основным требованиям культур к факторам внешней среды.
Применение этих технологий позволит не только реализовать высокую продуктивность новых интенсивных сортов озимой пшеницы, выращиваемых после поздних пропашных предшественников, сои, высокопродуктивных гибридов кукурузы, сахарной свеклы, но и стабилизировать по годам урожайность этих культур, сохраняя высокое качество и конкурентоспособность продукции, а также плодородие староорошаемых земель и окружающую среду.
Цель и задачи исследований. Цель работы – научно обосновать и разработать для хозяйств альтернативные технологии возделывания сахарной свеклы, кукурузы на зерно, сои, а также озимой пшеницы, размещаемой после поздно убираемых предшественников, обеспечивающие получение запланированного урожая в условиях орошения, предотвращение деградации староорошаемого чернозема выщелоченного Западного Предкавказья.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
–изучить особенности роста, развития и продуктивности культур в звене севооборота сахарная свекла – соя – кукуруза на зерно – озимая пшеница в зависимости от изучаемых технологий и их элементов: системы удобрения и способов основной обработки почвы при орошении;
–исследовать влияние фотосинтетической деятельности посевов на продуктивность полевых культур в зависимости от изучаемых технологий их возделывания;
–оценить фитосанитарное состояние агроценозов озимой пшеницы, кукурузы, сои и сахарной свеклы при разных технологиях их возделывания;
–определить количественные критерии зависимости биометрических показателей растений, фотосинтетической деятельности, элементов структуры урожая, урожайности и качества продукции от изучаемых элементов технологий возделывания культур;
–исследовать действие изучаемых технологий и составляющих их элементов, а также определить долю их влияния на урожайность и технологические качества зерна озимой пшеницы, кукурузы, сои, а также корнеплодов сахарной свеклы;
–изучить влияние различных технологий возделывания на изменение содержания органического вещества, водно-физических свойств и агрегатного состава почвы в звене севооборота сахарная свекла – соя – кукуруза на зерно – озимая пшеница;
–определить влияние альтернативных технологий возделывания на продуктивность, экономическую и энергетическую эффективность изучаемых полевых культур;
–на основании полученных данных предложить производству альтернативные ресурсо- и энергосберегающие технологии возделывания озимой пшеницы, кукурузы на зерно, сои и сахарной свеклы на староорошаемом черноземе выщелоченном Западного Предкавказья.
Научная новизна. Впервые в условиях Западного Предкавказья дано теоретическое обоснование и разработаны альтернативные технологии возделывания озимой пшеницы, кукурузы на зерно, сои и сахарной свеклы, основанные на сочетании факторов минерального питания и способов основной обработки почвы в условиях низменно-западиного орошаемого ландшафта, базирующихся на принципах биологизации, экологизации, ресурсо- и энергосбережения, сохранения и воспроизводства почвенного плодородия чернозема выщелоченного.
Практическая значимость работы. Сельскохозяйственному производству предложены альтернативные, экономичные и энергетически обоснованные технологии возделывания озимой пшеницы, кукурузы на зерно, сои и сахарной свеклы при орошении, предусматривающие экономически оправданный уровень урожайности конкурентоспособной продукции при сохранении и воспроизводстве почвенного плодородия.
Полученные результаты работы являются составной частью «Агроэкологический мониторинг в земледелии Краснодарского края» (Краснодар, 2008), монографии «Биология и особенности агротехники выращивания сахарной свеклы на деградированном староорошаемом выщелоченном черноземе Западного Предкавказья» (Краснодар, 2008).
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на ежегодных (1999-2006) научных конференциях Кубанского госагроуниверситета, на всероссийских научно-практических конференциях (Краснодар, 2002, 2006, 2007, 2008; Майкоп 2008), на совещаниях-семинарах руководителей и специалистов хозяйств районов Краснодарского края по вопросам технологии возделывания и ухода за посевами зерновых и технических культур (Краснодар, 2000-2008), на заседании научно-методического совета КубГАУ при подготовке сборника «Агроэкологический мониторинг в земледелии Краснодарского края» (Краснодар, 2002, 2008).
Апробация разработанных альтернативных технологий возделывания озимой пшеницы после поздних пропашных предшественников, а также кукурузы на зерно, сои и сахарной свеклы проводилась в учхозах «Кубань» и «Краснодарское» Кубанского ГАУ, в хозяйствах «Нива Кубани» и «Агроколледж» Брюховецкого района, «Победа» Каневского района, им. Ильича Ленинградского района Краснодарского края в 2001–2004 гг., а внедрение научных разработок осуществлялось в 2002–2006 гг. в хозяйствах Краснодарского края.
Публикация результатов исследований. Материалы опубликованы в 33 работах общим объемом 21,7 печатных листа.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 456 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Она включает 14 рисунков, 70 таблиц в тексте и 50 в приложениях. Список используемой литературы насчитывает 570 наименований, в том числе 22 иностранных авторов.
На защиту выносятся основные положения научной новизны, практической значимости и конкретные результаты исследований, изложенные в выводах диссертации.
Автор глубоко признателен и выражает искреннюю благодарность научному консультанту – доктору сельскохозяйственных наук, профессору Н.Г. Малюге за неоценимую помощь в разработке программы, проведении исследований и подготовке данной диссертации, соавторам публикаций и сотрудникам кафедры орошаемого земледелия во главе с ее заведующим, профессором В.П. Василько, за помощь и непосредственное участие в проведении наблюдений, учетов и анализов в полевых и лабораторных опытах.
- СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ
ЗЕРНОВЫХ И ПРОПАШНЫХ КУЛЬТУР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
На основе анализа научной литературы рассмотрено состояние изученности влияния агротехнологий, отдельных их элементов – систем удобрения и способов основной обработки почвы на плодородие черноземных почв, а также орошения на рост, развитие, урожайность и качество зерна озимой пшеницы, кукурузы на зерно, сои и корнеплодов сахарной свеклы в условиях не только различных регионов РФ, но и за рубежом. Обсуждаются вопросы биологизации и экологизации технологий возделывания полевых культур. Рассматривается возможность повышения эффективности отдельных элементов агротехнологий, влияющих на качество и конкурентоспособность продукции, сохранения плодородия почв и окружающей среды.
- УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Программа исследований разработана в соответствии с планом НИР Кубанского государственного аграрного университета, № госрегистрации 1991–1995 гг. – 01910049869, 1996–2000 гг. – 01960009000, 2000–2005 гг. – 01200113454.
Разработка, методика и исследования проводились на протяжении 15 опыта-лет в стационарном многофакторном опыте на опытном поле Кубанского государственного аграрного университета, расположенном в зоне неустойчивого увлажнения на черноземе выщелоченном слабогумусном сверхмощном легкоглинистом в низменно-западинном агроландшафте. В его основе лежит семипольный травяно-зернопропашной орошаемый севооборот со следующим чередованием культур: люцерна – люцерна – озимая пшеница – сахарная свекла – соя – кукуруза на зерно – озимая пшеница.
Опыт разворачивался с 1991 г. на трех полях с ежегодным вхождением в севооборот сахарной свеклой. Наши исследования начаты в 1999 году с размещением культур в первом поле в 1999 г. – сахарной свеклы, в 2000 г. – сои, в 2001 г. – кукурузы на зерно и в 2002 г. – озимой пшеницы. На втором и третьем полях севооборота шло смещение чередования культур на 1 год. Такое расположение культур во времени и пространстве дало возможность получить по каждой из них трехлетние данные о влиянии технологий возделывания на величину и качество урожая.
В опыте изучались два фактора: А – система обработки почвы, В – система удобрений. По фактору А изучалось четыре варианта: 1) отвальная – разноглубинная вспашка плугом под все культуры; 2) безотвальная – разноглубинная обработка плоскорезом под все культуры, а под сахарную свеклу и кукурузу + обработка глубокорыхлителем на глубину 70 см; 3) отвально-безотвальная – разноглубинная отвальная вспашка плугом, а под сахарную свеклу и кукурузу на зерно – разноглубинная обработка плоскорезом + обработка глубокорыхлителем на глубину 70 см; 4) поверхностная – обработка БДТ–3 в два следа под все культуры.
По фактору В изучались четыре системы удобрений: 1) без удобрений (контроль), 2) минеральная, 3) органоминеральная; 4) органическая. В основу системы удобрения положен балансовый метод расчета возврата гумуса – при минеральной системе – 75%, при органоминеральной – 100%, при органической – 125%.
В целом в опыте изучалось 16 технологий возделывания каждой культуры. Основная часть наблюдений и анализов в наших исследованиях проводилась на семи альтернативных технологиях возделывания сахарной свеклы, сои, кукурузы и озимой пшеницы.
Схема опыта представлена в таблицах 1 и 2.
Общая площадь делянки 24,0 м
7,0 м = 168 м2; учетная для озимой пшеницы и сои 2,0 м 24,0 м = 48 м2, для кукурузы 2,8 м 24 м = 67,2 м2, для сахарной свеклы 2,7 м 24 м = 64,8 м2. Повторность в опыте трехкратная. Расположение делянок – систематическое, последовательное в два яруса. Поливы осуществлялись дождевальной машиной ДДН-70 водой реки Кубань при снижении влажности активного корнеобитаемого слоя почвы в
Таблица 1 – Схема опыта по изучению технологий возделывания сахарной свеклы, сои, кукурузы на зерно и озимой пшеницы при орошении на черноземе выщелоченном (фактор А – основная обработка почвы)
| Технология | Культура | |||
| Сахарная свекла | Соя | Кукуруза на зерно | Озимая пшеница | |
| Экстенсивная 1 (контроль) | Обработка плугом ПН 4-35 на глубину 30-32 см | Обработка плугом ПН 4-35 на глубину 25-27 см | Обработка плугом ПН 4-35 на глубину 28-30 см | Обработка плугом ПН 4-35 на глубину 20-22 см |
| Экстенсивная 2 | Обработка БДТ-3 в два следа на глубину 6-8 см | Обработка БДТ-3 в два следа на глубину 6-8 см | Обработка БДТ-3 в два следа на глубину 6-8 см | Обработка БДТ-3 в два следа на глубину 6-8 см |
| Энергоресурсосберегающая | Обработка БДТ-3 в два следа на глубину 6-8 см | Обработка БДТ-3 в два следа на глубину 6-8 см | Обработка БДТ-3 в два следа на глубину 6-8 см | Обработка БДТ-3 в два следа на глубину 6-8 см |
| Базовая | Обработка плугом ПН 4-35 на глубину 30-32 см | Обработка плугом ПН 4-35 на глубину 25-27 см | Обработка плугом ПН 4-35 на глубину 28-30 см | Обработка плугом ПН 4-35 на глубину 20-22 см |
| Экологически допустимая | Обработка плугом ПН 4-35 на глубину 30-32 см | Обработка плугом ПН 4-35 на глубину 25-27 см | Обработка плугом ПН 4-35 на глубину 28-30 см | Обработка плугом ПН 4-35 на глубину 20-22 см |
| Почвозащитная | Обработка плоскорезом КПГ-250 на глубину 30-32 см + глубокое рыхление РН-80Б на глубину 70 см | Обработка плоскорезом КПГ-250 на глубину 25-27 см | Обработка плоскорезом КПГ-250 на глубину 28-30 см + глубокое рыхление РН-80Б на глубину 70 см | Обработка плоскорезом КПГ-250 на глубину 20-22 см |
| Мелиоративная | Обработка плоскорезом КПГ-250 на глубину 30-32 см + глубокое рыхление РН-80Б на глубину 70 см | Обработка плоскорезом КПГ-250 на глубину 25-27 см | Обработка плоскорезом КПГ-250 на глубину 28-30 см + глубокое рыхление РН-80Б на глубину 70 см | Обработка плоскорезом КПГ-250 на глубину 20-22 см |
Таблица 2 – Схема опыта по изучению технологий возделывания сахарной свеклы, сои, кукурузы на зерно и озимой пшеницы при орошении на черноземе выщелоченном (фактор В – система удобрения)
| Технология | Культура | |||
| Сахарная свекла | Соя | Кукуруза на зерно | Озимая пшеница | |
| Экстенсивная 1 (контроль) | Без применения удобрений | Без применения удобрений | Без применения удобрений | Без применения удобрений |
| Экстенсивная 2 | Без применения удобрений | Без применения удобрений | Без применения удобрений | Без применения удобрений |
| Энергоресурсосберегающая | Минеральная система - доза N150P90K60 под основную обработку + доза N30K50 в подкормку в фазу смыкания листьев в ряду | Минеральная система - доза P50K30 под основную обработку + доза N50 в подкормку в фазу бутонизации | Минеральная система – доза N80P60K90 под основную обработку + доза N40 в подкормку в фазу 7-8 листьев | Минеральная система - доза N40Р20 под основную обработку + N30 рано весной + N30 в фазу выхода в трубку |
| Базовая | Минеральная система - доза N150P90K60 под основную обработку + доза N30K50 в подкормку в фазу смыкания листьев в ряду | Минеральная система - доза P50K30 под основную обработку + доза N50 в подкормку в фазу бутонизации | Минеральная система – доза N80P60K90 под основную обработку + доза N40 в подкормку в фазу 7-8 листьев | Минеральная система - доза N40Р20 под основную обработку + N30 рано весной + N30 в фазу выхода в трубку |
| Экологически допустимая | Органоминеральная система - доза N150P90K60 под основную обработку + доза N30K50 в подкормку в фазу смыкания листьев в ряду | Органоминеральная система - доза P50K30 под основную обработку + доза N50 в подкормку в фазу бутонизации | Органоминеральная система- 2,5 т/га соломы сои + доза N90K90 под основную обработку + доза N50P30 в подкормку в фазу 7-8 листьев | Органоминеральная система - доза N40Р20 под основную обработку + N30 рано весной + N30 в фазу выхода в трубку |
| Почвозащитная | Органоминеральная система - доза N150P90K60 под основную обработку + доза N30K50 в подкормку в фазу смыкания листьев в ряду | Органоминеральная система - доза P50K30 под основную обработку + доза N50 в подкормку в фазу бутонизации | Органоминеральная система - 2,5 т/га соломы сои + доза N90K90 под основную обработку + доза N50P30 в подкормку в фазу 7-8 листьев | Органоминеральная система - доза N40Р20 под основную обработку + N30 рано весной + N30 в фазу выхода в трубку |
| Мелиоративная | Органическая система - навоз 80 т/га под основную обработку + доза N30 в подкормку в фазу смыкания листьев в ряду | Органическая система - доза Р30 в подкормку в фазу бутонизации | Органическая система - 2,5 т/га соломы сои под основную обработку + доза N30Р30 в подкормку в фазу 7-8 листьев | Органическая система - доза Р20 под основную обработку + N30 рано весной + N30 в фазу выхода в трубку |
Примечание: минеральная система (обеспечивает 75% возврат гумуса в севообороте); органоминеральная система (обеспечивает 100% возврат гумуса в севообороте) предусматривает внесение 6,6 т/га соломы озимой пшеницы под посев люцерны и 2,5 т/га соломы сои под посев кукурузы на зерно; органическая система (обеспечивает 125% возврат гумуса в севообороте) предусматривает в севообороте внесение навоза в дозе 80 т/га, внесение 6,6 т/га соломы озимой пшеницы под посев люцерны и 2,5 т/га соломы сои под посев кукурузы на зерно.
фазы развития под озимой пшеницей до 75–80–70% НВ в слое 0,6 м, под сахарной свеклой до 70–80–65% НВ в слое 0,6 м, под соей – до 70–80–70% НВ в слое 0,5 м и кукурузой на зерно до 70–80–70% НВ в слое 0,6 м.
Тип воды – гидрокарбонатно-кальциевый с общей минерализацией 0,32–0,37 г/л соотношением Na+/Ca++ -0,5 и низким содержанием токсичного Сl – 29–35мг/л. Эти показатели характеризуют воду реки Кубань как вполне пригодную для орошения. Ирригационный коэффициент – 54–56, т. е. ее можно применять без специальных мер, предупреждающих накопление щелочей. Такая вода не угрожает почве ни засолением, ни осолонцеванием и может применяться для орошения без ограничений. Наблюдения, учеты и анализы в опыте проводились по общепринятым методикам.
1. Объемную массу почвы определяли методом патронов по С. И. Долгову (1966) (объем патронов – 200 см3) на глубину 0–10, 10–20, 20–30, 30–50 и 50–70 см в фазу полной спелости у озимой пшеницы, налива бобов у сои, выметывания у кукурузы и смыкания листьев в междурядье у сахарной свеклы. Повторность определения в пахотном слое 5-кратная, подпахотных – 3-кратная.
2. Агрегатный состав и водопрочность почвенных агрегатов определяли методом сухого фракционирования по Н. И. Саввинову в модификации Агрофизического института (1966) по слоям: 0–10, 10–20, 20–30, 30–50, 50–70 в 3-кратной повторности в фазу полной спелости у озимой пшеницы, налива бобов у сои, выметывания у кукурузы и смыкания листьев в междурядье – у сахарной свеклы.
3. Влажность почвы (%) для назначения вегетационных поливов определялась термостатно-весовым методом с отбором проб буром С. Ф. Неговелова через каждые 10 дней на глубину 60 см, а для определения запасов влаги на глубину 2 м через каждые 20 см в 3-кратной повторности: в фазу полных всходов культур, а на озимой пшенице в начале возобновления весенней вегетации и в конце вегетации – перед уборкой урожая у всех изучаемых культур. Производился расчет запасов продуктивной влаги (мм), суммарного водопотребления и коэффициента водопотребления изучаемых культур.
4. Содержание общего гумуса определяли по И.В. Тюрину (ГОСТ 26213–94). Содержание минерального азота (нитратного и аммиачного) определяли на автоматическом анализаторе «Skalar» (ГОСТ 26488-85 и ГОСТ 26489-85), подвижного фосфора и обменного калия – по Мачигину (ГОСТ 26205-91) в следующие сроки: на озимой пшенице после получения всходов, перед выходом в трубку и перед уборкой; на сахарной свекле – в фазах всходов, смыкания листьев в ряду и перед уборкой; на сое в фазах всходов, бутонизации и в полную спелость, на кукурузе в фазах всходов, выметывания и перед уборкой.
В программу исследований по блок-компоненту «растение» на посевах озимой пшеницы, сахарной свеклы, кукурузы на зерно и сои были включены следующие наблюдения, учеты и анализы:
1. Фенологические наблюдения – по «Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (1972). Отмечались следующие фазы вегетации: у озимой пшеницы – всходы, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, молочная, восковая и полная спелость зерна;
– у сахарной свеклы – всходы, появление первой, второй, третьей пары настоящих листьев, смыкание и размыкание листьев в рядах и междурядьях;
– у сои – всходы, бутонизация, цветение, налив семян, полная спелость;
– у кукурузы – всходы, фазы 3–4 и 7–8 листьев, выметывание, цветения метелки и початков, молочная, восковая и полная спелость зерна.
2. Густоту стояния растений изучаемых культур – по «Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (1972) в сроки: на посевах озимой пшеницы – в фазе полных всходов, в начале возобновления весенней вегетации, в фазах колошения и полной спелости; на посевах кукурузы, сахарной свеклы и сои – в фазе полных всходов и перед уборкой урожая.
3. Площадь листовой поверхности у растений озимой пшеницы определяли по методике А.А. Ничипоровича (1977) на 40 растениях (по 20 из двух несмежных повторений) в следующие фазы: весеннего кущения, начала выхода в трубку, колошения – цветения, молочной, восковой спелости.
На посевах сахарной свеклы этот показатель определялся на 1-е число каждого месяца, начиная с июня до уборки, на 40 постоянно закрепленных растениях по каждому варианту опыта (по 20 из двух несмежных повторений) по методике Н.И. Орловского (1948).
На посевах сои площадь листовой поверхности учитывали методом высечек на 40 растениях (по 20 из двух не смежных повторений) в следующие фазы: бутонизации, цветения, налива семян.
На посевах кукурузы площадь ассимиляционной поверхности определяли согласно методике ВНИИкукурузы (1980) в фазы 3–4 и 7–8 листьев, выметывания и молочно-восковой спелости.
4. Накопление воздушно-сухой массы изучаемых культур определяли в те же сроки, что и площадь листовой поверхности.
5. Фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза посевов изучаемых культур определяли по А. А. Ничипоровичу (1977).
6. Высота растений кукурузы, озимой пшеницы и сои определялась согласно «Рекомендациям по методике проведения наблюдений и исследований в полевом опыте» (1975) в те же сроки, что и площадь листовой поверхности.
7. Засоренность посевов с разделением на однолетние и многолетние по методике ВИЗР (1984): у озимой пшеницы в начале весенней вегетации и перед уборкой; у кукурузы, сои и сахарной свеклы – в начале вегетации и перед уборкой урожая.
8. Структуру урожая: озимой пшеницы – по методике ГСУ по пробным снопам, отобранным в трех местах по диагонали делянки на площадках общей площадью 1 м2 с двух несмежных повторений каждого варианта опыта перед уборкой. При анализе снопа учитывали: число растений, количество продуктивных и непродуктивных стеблей на 1 м2, высоту растений и элементы продуктивности колоса (длину колоса, число колосков в колосе, число зерен в колосе, массу зерна с колоса) на 50 растениях с каждого варианта (по 25 с двух несмежных повторений), массу 1000 зерен;
– кукурузы – по методике ВНИИ кукурузы на двух несмежных повторениях каждого варианта опыта перед уборкой урожая. Определяли: длину початка, в том числе невыполненной его части, количество рядов и число зерен в початке (озерненность), массу початка, массу зерна с початка и растения, массу 1000 зерен, выход зерна с початка;
– сои – по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур на двух несмежных повторениях каждого варианта опыта перед уборкой урожая. Определяли: количество бобов, количество семян с растения, массу семян с 1 растения, массу 1000 семян.
9. Учет урожая: озимой пшеницы и сои – методом сплошной уборки прямым комбайнировании малогабаритным комбайном «Сампо 500» в фазу полной спелости зерна со всей учетной площади делянки с последующим пересчетом на стандартную (14%) влажность и 100%-ную чистоту зерна;
– кукурузы – путем сплошной ломки вручную всех початков с учетной площади делянки. Урожайность зерна пересчитывалась на 100%-ную чистоту и 14%-ную влажность;
– сахарной свеклы – при сплошной уборке вручную учетной площади делянки.
10. Качественная оценка зерна озимой пшеницы проводилась в лаборатории технологической оценки качества зерна КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко согласно ГОСТ 13586-1-68.
11. Содержание сахара в корнеплодах определяли методом холодной водной дигестии с помощью поляриметра СУ-3.
12. Статистическая обработка результатов исследований проведена на ВЦ КубГАУ методами корреляционного и дисперсионного анализа (Б.А. Доспехов, 1973).
13. Экономическая эффективность изучаемых технологий возделывания озимой пшеницы, сахарной свеклы, сои и кукурузы на зерно рассчитывалась в соответствии с рекомендациями по определению экономической эффективности использования научных разработок в земледелии (1986), биоэнергетическая эффективность – по методике КубГАУ (1995).
Агротехника в опыте, кроме изучаемых факторов, соответствовала принятым рекомендациям для производственных посевов.
В опытах использовали сорта озимой пшеницы – Победа 50 (после кукурузы на зерно), сои – Ламберт, гибриды кукурузы на зерно – Краснодарский 382 МВ и сахарной свеклы – Дружба МС–34.
Климат Краснодарского края – умеренно-континентальный. Погодные условия в годы проведения исследований, по данным метеостанции «Круглик» г. Краснодара, были различными. В целом для роста и развития растений, формирования высокой продуктивности погодные условия 1998/99 с.-х. года можно охарактеризовать как жесткие для сахарной свеклы; 1999/00 с.-х. года – как благоприятные для сахарной свеклы и очень жесткие для сои; 2000/01 с.-х. года – как удовлетворительные для сахарной свеклы и сои и очень неблагоприятные для кукурузы; 2001/02 с.-х. года – как благоприятные для озимой пшеницы и кукурузы и сои; 2002/03 с.-х. года – как неблагоприятные для озимой пшеницы и кукурузы; 2003/04 с.-х. года – как благоприятные для озимой пшеницы.
3. ОСОБЕННОСТИ РОСТА, РАЗВИТИЯ И ПРОДУКТИВНОСТИ ИЗУЧАЕМЫХ КУЛЬТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИЙ ИХ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ
3.1 Рост, развитие и продуктивность сахарной свеклы
Изучаемые технологии возделывания оказывали определенное влияние на наступление фаз вегетаций сахарной свеклы. При улучшении пищевого режима почвы за счет применения в технологиях минеральных и органических удобрений на вариантах с экологически допустимой, почвозащитной и мелиоративной и другими технологиями наблюдалось более быстрое по сравнению с экстенсивными технологиями наступление фазы смыкания листьев в рядах (на 3–5 дней) и в междурядьях на 4–7 дней.
Размыкание листьев в междурядьях наблюдалось только на вариантах с экстенсивными технологиями, где сахарная свекла выращивалась без применения удобрений. Фаза размыкания листьев в рядах во все годы исследований на всех вариантах опыта до уборки урожая не наступала.
Продуктивность культуры обусловливается общей листовой поверхностью растений, которая является одним из основных показателей интенсивности роста сахарной свеклы (таблица 3).
Таблица 3 – Площадь листьев сахарной свеклы при орошении в зависимости от технологии возделывания, см2 на растение (среднее за 1999–2001 гг.)
| Технология | Дата | |||
| 1.06 | 1.07 | 1.08 | 1.09 | |
| Экстенсивная 1 (контроль) | 634,7 | 1541,5 | 2363,6 | 1039,7 |
| Экстенсивная 2 | 517,2 | 1046,4 | 1830,9 | 677,5 |
| Энергоресурсосберегающая | 833,8 | 2188,1 | 2504,6 | 938,9 |
| Базовая | 948,5 | 3336,1 | 3985,5 | 1290,5 |
| Экологически допустимая | 1045,5 | 3426,1 | 4150,3 | 1174,1 |
| Почвозащитная | 1040,7 | 3398,8 | 4144,2 | 1136,4 |
| Мелиоративная | 1059,6 | 3424,4 | 4147,0 | 1151,4 |
| НСР05 | 48,6 | 60,2 | 120,5 | 50,6 |
Математическая обработка полученных данных методом регрессионного анализа выявила во все сроки наблюдений тесную положительную корреляционную связь (r = 0,800–0,987) между показателями площади листовой поверхности и урожайностью корнеплодов сахарной свеклы.
Максимальную площадь листовой поверхности в течение всей вегетации формировали посевы сахарной свеклы при выращивании ее по экологически допустимой, почвозащитной и мелиоративной технологиям, превысив по данному показателю контроль в первый срок наблюдений на 64,0–66,9%, во второй – на 120,5–122,0%, в третий – на 75,3–75,6% и в четвертый – на 9,3–12,9%. Минимальная площадь листовой поверхности наблюдалась на вариантах с энергоресурсосберегающей и экстенсивными технологиями.
Фотосинтетическая деятельность посевов сахарной свеклы зависела прежде всего от технологий возделывания этой культуры (рисунок 1). Благоприятные условия для роста и развития растений, созданные при экологически допустимой, почвозащитной и мелиоративной технологиях, обеспечивали формирование посевов с более мощным фотосинтетическим потенциалом, равным в целом за вегетацию 2358,0–2403,5 тыс. м2/га
сутки, что превышало аналогичные показатели посевов на варианте с экстенсивной 1 на 76,0-79,4%.
Рисунок 1 – Фотосинтетический потенциал растении сахарной свеклы при орошении в зависимости от технологии возделывания (среднее за 1999–2001 гг.)
Установлено, что между показателями фотосинтетической деятельности посевов сахарной свеклы и массой сырого вещества (как листьев, так и корнеплодов) обнаруживалась высокая положительная связь с коэффициентами корреляции при парном взаимодействии 0,832 и 0,761.
Формирование меньшей массы сырого вещества листьев на вариантах с экстенсивными технологиями обусловливало низкий показатель сырой массы корнеплода (таблица 4).
Таблица 4 – Динамика накопления сырой массы растениями сахарной свеклы по срокам наблюдений при орошении в зависимости от технологии возделывания, г на растение (среднее за 1999-2001 гг.)
| Технология | Дата | |||
| 1.06 | 1.07 | 1.08 | 1.09 | |
| | Листья | |||
| Экстенсивная 1 (контроль) Экстенсивная 2 Энергоресурсосберегающая Базовая Экологически допустимая Почвозащитная Мелиоративная | 65,4 57,0 69,1 77,0 76,0 76,4 76,1 | 350,1 332,1 360,8 385,0 398,0 392,8 401,7 | 465,2 442,6 475,2 495,7 522,0 510,4 520,6 | 190,6 166,5 215,9 235,7 256,0 250,3 252,7 |
| | Корнеплод | |||
| Экстенсивная 1 (контроль) Экстенсивная 2 Энергоресурсосберегающая Базовая Экологически допустимая Почвозащитная Мелиоративная | 20,0 17,3 23,6 28,6 30,0 29,0 29,7 | 135,2 112,4 135,1 158,4 169,0 160,3 160,8 | 252,5 226,0 374,0 395,0 425,0 398,9 404,9 | 300,1 285,1 474,7 525,5 548,9 543,7 552,3 |
Благоприятные условия для роста и развития растений, созданные за счет применения в технологиях минеральных и органических удобрений вели к увеличению массы сырого вещества листьев в сравнении с экстенсивными технологиями.
К началу сентября показатель сырой массы корнеплода на вариантах опыта достиг максимальной величины за вегетацию растений сахарной свеклы – от 285,1 до 552,3 г на растение. Наибольшая масса корнеплода была сформирована на безотвальной обработке с глубоким рыхлением на фоне органический системы удобрения – 552,3 г на растение. Несколько меньшей она была на вариантах с экологически допустимой и почвозащитной технологиями (548,9–543,7 г на растение).
Продуктивность сахарной свеклы при орошении в значительной степени определялась технологией возделывания. В среднем за годы исследований урожайность корнеплодов сахарной свеклы по вариантам опыта изменялась от 228,7 до 488,3 ц/га (таблица 5).
Минимальная урожайность сахарной свеклы была получена на вариантах с экстенсивными технологиями. При этом минимализация обработки почвы обеспечивала достоверное снижение урожая корнеплодов сахарной свеклы по отношению к контролю на 44,8 ц/га, или 16,4%. Аналогичная тенденция наблюдалась и при использовании энергоресурсосберегающей технологии, обеспечивающей значительное уменьшение урожайности сахарной свеклы в сравнении с другими изучаемыми технологиями на 67,2–118,1 ц/га, или 18,2–31,9%.
Таблица 5 – Урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы при орошении в зависимости от технологии возделывания
| Технология | Урожайность, ц с 1 га | В среднем за 3 года | Отклонение от контроля | Содержание сахара, % | |||
| 1999 г. | 2000 г. | 2001 г. | ц/га | % | |||
| Экстенсивная 1 (контроль) | 215,3 | 268,0 | 337,2 | 273,5 | - | - | 13,9 |
| Экстенсивная 2 | 163,1 | 208,6 | 314,5 | 228,7 | -44,8 | -16,4 | 15,0 |
| Энергоресурсосберегающая | 311,8 | 348,7 | 450,1 | 370,2 | +96,7 | +35,4 | 13,4 |
| Базовая | 341,0 | 442,8 | 528,5 | 437,4 | +163,9 | +59,9 | 12,8 |
| Экологически допустимая | 409,7 | 488,0 | 567,2 | 488,3 | +214,8 | +78,5 | 12,8 |
| Почвозащитная | 384,7 | 470,3 | 557,8 | 470,9 | +197,4 | +72,2 | 12,8 |
| Мелиоративная | 392,6 | 491,5 | 540,0 | 474,7 | +201,2 | +73,6 | 12,7 |
| НСР05 | 25,2 | 26,4 | 28,1 | 29,0 | | | 0,4 |
Наибольшую урожайность сахарной свеклы, как по годам исследований, так и в среднем за три года (470,9–488,3 ц/га) обеспечивали экологически допустимая, почвозащитная и мелиоративная технологии создание на этих вариантах благоприятных условий роста и развития растений сахарной свеклы за счет оптимизации водного, воздушного и пищевого режимов почвы обеспечило прибавку по отношению к контрольному варианту 197,4–214,8 ц/га, или 72,2–78,5%.
Во все годы исследований наиболее высоким содержанием сахара отличались корнеплоды сахарной свеклы, возделывавшиеся на почве с исходным уровнем плодородия (таблица 5). Так, максимальная сахаристость корнеплодов – 15% была отмечена при возделывании сахарной свеклы по экстенсивной 2 технологии с применением минимальной обработки почвы. Замена в данной технологии поверхностной обработки почвы на традиционную вспашку вела к снижению сахаристости на 1,1%.
Применение в технологиях различных удобрений, в предусмотренных дозах обусловливало существенное снижение содержания сахара в корнеплодах сахарной свеклы. Этот факт полностью подтверждается данными регрессионного анализа, где между сахаристостью и урожайностью корнеплодов сахарной свеклы существует тесная отрицательная корреляционная связь (r = -0,893).
В среднем за три года минимальный сбор сахара в опыте (34,3–38,0 ц/га) был получен при выращивании сахарной свеклы по экстенсивным технологиям (рисунок 2).
Рисунок 2 – Сбор сахара в зависимости от технологии возделывания сахарной свеклы при орошении (среднее за 1999-2001 гг.)
Внесение удобрений обеспечивало существенное увеличение сбора сахара за счет роста урожайности корнеплодов. Максимальный сбор сахара в среднем за три года обеспечивала экологически допустимая технология, предусматривающая применение органоминеральной системы удобрения в севообороте. Здесь сбор сахара составил 62,5 ц/га, что на 24,5 т/га, или в 1,6 раза, больше, чем на контроле. Технологии, основанные на безотвальной обработке с глубоким рыхлением, с использованием как органоминеральной, так и органической системы способствовали получению одинакового сбора сахара – 60,3 ц/га, что всего лишь на 2,2 ц/га меньше, чем на варианте с экологически допустимой технологией.
3.2 Рост, развитие и продуктивность сои
Возделывание сои по изучаемым технологиям при орошении на выщелоченном черноземе не оказывало существенного влияния на сроки наступления фенологических фаз и продолжительность как межфазных периодов, так и вегетационного в целом. В среднем за годы исследований вегетационный период сои (всходы–полная) спелость составил 128–129 дней.
Наибольшая изреживаемость растений наблюдалась при возделывании сои по экстенсивным технологиям. Здесь количество растений на единице площади было наименьшим и составило 251,3–252,5 тыс. шт./га. С улучшением условий питания растений в изучаемых технологиях густота стояния растений повышалась в сравнении контролем на 5,3–10,1 тыс. шт./га, или на 2,1–4,0%. Максимальная плотность в агроценозе наблюдалась на вариантах с возделыванием сои по базовой, экологически допустимой, почвозащитной и мелиоративной технологиям (260,9–262,6 тыс. шт./га).
Высота растений сои в конце вегетации колебалась от 69,2 до 75,4 см. Наиболее высокорослыми оказались растения, возделываемые с применением в технологиях минеральных и органических удобрений, на фоне как традиционной вспашки, так и плоскорезной обработки (базовой, экологически допустимой и почвозащитной). Здесь высота достигла 74,4–75,4 см, что на 4,0–5,0 см больше, чем при экстенсивной 1 технологии. Последействие применения навоза, внесенного под предшествующую культуру – сахарную свеклу, при возделывании сои по мелиоративной технологии также способствовало увеличению высоты растений на 3,1 см в сравнении с контролем.
По данным регрессионного анализа установлено, что между площадью листовой поверхности и урожайностью во все фазы существовала тесная положительная корреляционная связь (r = 0,952–0,988), что еще раз указывает на ведущую роль листовой поверхности в формировании высокого урожая.
Процесс нарастания листовой поверхности у изучаемого сорта продолжался вплоть до фазы налива семян по всем изучаемым в опыте технологиям. В среднем за годы исследования в этот период площадь листьев составила по вариантам опыта 1510,3–1603,2 см2 на растение (таблица 6).