Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 7
1.1 Состояние производства зерна в Российской Федерации 7
1.2 Биологические особенности ячменя 12
1.3 Влияние условий минерального питания на продуктивность, качество зерна и экологическую ситуацию посевов ярового ячменя 18
1.4 Влияние химических средств защиты растений на продуктивность, качество зерна и экологическую ситуацию посевов ярового ячменя 26
2. Объекты, условия и методы исследований 34
2.1 Условия проведения опытов 34
2.2 Схема опыта 41
2.3 Методика проведения исследований 46
2.4 Технология возделывания ячменя 47
3. Результаты исследований 49
3.1 Агроэкологический мониторинг состояния посевов ярового ячменя 49
3.2 Средства химизации в повышении продуктивности посевов ярового ячменя 57
3.2.1 Влияние комплексного применения минеральных удобрений и гербицидов на засоренность посевов ярового ячменя 57
3.2.2 Эффективность фунгицидов в посевах ярового ячменя 63
3.2.3 Влияние блока химизации на урожай и показатели качества зерна ярового ячменя 67
3.2.4 Вынос элементов питания растениями ячменя в зависимости от уровня применения средств химизации 76
3.3 Влияние комплексного применения минеральных удобрений и химических средств защиты растений на свойства почвы
3.4 Экономическая оценка эффективности комплексного использования удобрений и ХСЗР в посевах ячменя 84
Выводы 90
Предложения производству 93
Список литературы
- Влияние условий минерального питания на продуктивность, качество зерна и экологическую ситуацию посевов ярового ячменя
- Влияние химических средств защиты растений на продуктивность, качество зерна и экологическую ситуацию посевов ярового ячменя
- Методика проведения исследований
- Влияние комплексного применения минеральных удобрений и гербицидов на засоренность посевов ярового ячменя
Влияние условий минерального питания на продуктивность, качество зерна и экологическую ситуацию посевов ярового ячменя
Динамика производства зерна ячменя в России не стабильна, и в последние годы наблюдалось общее снижение его валовых сборов примерно в 2,5 раза в сравнении с 1992 г. Так, производство ячменя в 1997 г. достигало 20,79 млн.т; в 1998-1999 г. оно снизилось до 9,8 и 10,6 млн.т; в 2000 г. возросло до 14,08; в 2001 г. - до 19,53; в 2002 г. составило 19,0; в 2003 г. - 18,00; в 2004 г. - 17,18; в 2005 г. - 15,79 и в 2006 г. - 18,53 млн.т соответственно (Тихонов, 2007).
Ячмень по использованию в народном хозяйстве относится к универсальным культурам. Для целей пищевой и легкой промышленности, медицины используется около 30% производимого зерна (Алабушев, 1992). Зерно ячменя является высококонцентрированным кормом, оно наиболее сбалансировано по аминокислотному составу (особенно содержанию лизина), белок ячменя более ценен, чем белок пшеницы, в нем больше кормовых единиц и перевариваемого белка, чем в овсе и ржи, в два раза больше Са, чем в пшенице, а по каротину оно равноценно пшенице, бобам и гороху (Родина, 2006). Зерно ячменя содержит: воды 13%, белка 12%, углеводов 65%, клетчатки 5,5%, жира 2,1%, зольных элементов 2,8%. Ячмень считается лучшим кормом для свиней. В 1 кг зерна ячменя содержится 100 г переваримого белка 1,28 корм, ед., что больше, чем в зерне овса и ржи. В зерне ячменя имеется полный набор незаменимых аминокислот. В белке содержится 2,5-2,9% лизина, а в высокобелковых формах ячменя - до 4,9% (Беляков, 1990). Откормленные ячменем свиньи дают мясо и сало наивысшего качества, увеличивается выход продукции. Включение ячменя в комбикорма способствует повышению продуктивности животных и птицы на 25 -30% и обусловливает сокращение затрат кормов на единицу продукции в 1,5-2 раза (Родина, 2006). Установлено (Вальдман, Филанович, 1989), при скармливании пшеничного монокорма суточный прирост массы поросят составил 223 г, а при ячменно-зерновом кормлении - 454 г, то есть в два раза выше. В размолотом виде зерно идет для откорма крупного рогатого скота. Целое зерно представляет лучший корм для птицы. Широко используются на корм солома и мякина ячменя. По питательности ячменная солома не уступает пшеничной. Ячменная мякина имеет сильно зазубренные ости, поэтому применяется на корм в запаренном виде или добавляется при силосовании сочных кормов. Ячменная солома и мякина содержат много протеина: солома - 4,4%, мякина - 6,2%. По данным ВНИИМС, в 1 ц ячменной соломы и половы содержится 41,2 корм. ед. и 2 кг переваримого протеина (Гридасов, 1997).
Использование ячменя в странах Европы имеет общий характер с Россией: независимо от разницы в абсолютных объемах потребления в основном он идет на фуражные цели. Доля использования ячменя на продовольственные цели в Европе не высока. В балансе некоторых европейских стран, например, Чехии, Дании, Венгрии и ряде других, доля расхода ячменя на пищевые цели близка к нулю. В то же время ячмень является пищевым зерном для многих азиатских и африканских стран (Тихонов, 2007).
Зерно используется в пищевой промышленности, в частности ячменная мука используется в хлебопечении, из него изготавливают крупы, макароны, суррогат кофе (Борисоник, 1974, Родина, 1975). Зерно пивоваренных сортов ячменя является основным сырьем для пивоваренной промышленности.
Вся пивоваренная промышленность готовит пиво в основном из специального (пивоваренного ячменя). Важным технологическим показателем, которого является содержание белка. Чем больше его в зерне, тем труднее оно проращивается. Пиво, приготовленное из такого ячменя, нестойкое. При солодоращении зерно с высоким содержанием белка самосогревается, эндосперм плохо разрыхляется, увеличиваются потери экстрактивных веществ. Содержание белка в зерне должно быть 9-11,5% (Гордеев и др., 2007).
В России пивоваренная отрасль является одной из наиболее динамично развивающихся в секторе пищевой и перерабатывающей промышленности. Она насчитывает более 250 крупных и средних предприятий, на которых работает около 50 тыс. человек (Гордеев и др., 2007). Объем производства пива увеличивается ежегодно на 20-25%. Улучшается качество пива. А это обстоятельство требует высококачественного солода, основным сырьем для его приготовления в Европе всегда служило зерно ячменя (Тихонов, 2011) (табл.3).
Развитие этой отрасли стимулирует выращивание ячменя пивоваренного, который становится одной из самых доходных культур на рынке зерна, а его производство в стране недостаточное для полного обеспечения пивоваров сырьем. Основным поставщиком пивоваренного ячменя в нашей стране является Центрально-Черноземный регион и здесь заготавливается до 80% общего объема сырья, произведенного в России (Тихонов, 2007).
В течение года пивоваренная промышленность Российской Федерации расходует от 1,2 до 1,5 миллиона тонн солода, 35-80% которого завозится из-за рубежа.
С целью развития российской сырьевой базы: производство пивоваренного ячменя, солода и хмеля для производства пивоваренной продукции, увеличения доли её использования предприятиями отрасли, выхода на экспортные рынки в 2010 г. создан Национальный союз производителей ячменя, солода, хмеля и пивобезалкогольной продукции. Союз участвует в разработке программ стабилизации и развития производства пивоваренного ячменя, солода и пива в России, разработке законопроектов, поиске и привлечении потенциальных инвесторов для развития отрасли (Мордовии, 2010).
Влияние химических средств защиты растений на продуктивность, качество зерна и экологическую ситуацию посевов ярового ячменя
Климат Московской области, хотя и заметно различается в разных местностях её обширной территории, имеет ряд общих особенностей, существенных для водно-теплового режима почв. Климат характеризуется теплым летом, умеренно холодной зимой с устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными переходными сезонами.
Среднегодовая температура воздуха составляет плюс 3,3 С. Наиболее холодным месяцем года является январь, среднемесячная температура которого составляет минус 10,3С. Абсолютный минимум температуры воздуха был зафиксирован в 1979 г. и составил минус 39 С. Средняя минимальная температура воздуха в январе составляла минус 14,0 С. Минимальные температуры в течение года приурочены обычно к концу января, реже началу февраля.
Самым теплым месяцем года является июль, среднемесячная температура которого составляет плюс 17,7 С. Абсолютный максимум температуры наблюдался в 1972 г. и составил плюс 35 С, средняя максимальная температура июля была плюс 23,3 С.
Рассматриваемая территория относится к зоне достаточного увлажнения. Средняя многолетняя величина годовой суммы осадков составляет 656 мм, на теплое время года приходится 437 мм осадков (Эффективное применение удобрений в нечерноземной зоне, 1983). Средняя годовая относительная влажность воздуха составляет 78%. Максимальная влажность воздуха характерна для ноября и декабря и составляет 86%.Наиболыпее количество дней с низкой относительной влажностью воздуха наблюдается в июне и июле, когда максимальная температура воздуха поднимается до плюс 30 - 35 С.
Согласно агроклиматическому районированию территория Московской области делится на три части: западную (теплую и влажную), центральную (менее влажную, но более теплую) и восточную (наиболее холодную и континентальную) (Агроклиматический справочник..., 1967).
Климат станции характеризуется средними показателями, относящимися к центральному и южному районам Московской области. Центральный район имеет сумму среднесуточных температур воздуха за период вегетации 1900 - 2100 С, гидротермический коэффициент 1,3 - 1,4, а южный район - соответственно 2100 -2200 С и 1,2 - 1,3 (Наконечная, 1988).
Метеорологические условия в годы исследований складывались различно (рис.1, 2). 2005 г. характеризовался теплой погодой (рис.1) и неравномерным выпадением осадков (рис. 2) в период вегетации ячменя. Среднесуточная температура в мае, июне и июле близка к среднемноголетним значениям. В мае выпало 26,6 мм осадков, что составило 54% от нормы. В июне прошли сильные дожди (рис. 2). Сумма осадков достигла 123,6 мм, или 2,0 нормы. Период от цветения до налива зерна (1 июля - 4 августа) отличался дождями, сумма осадков составила 113,1 мм (ГТК = 1,66), что оказало отрицательное влияние на урожайность ярового ячменя.
2004 г., когда температура воздуха была близка к среднемноголетним значениям (рис. 1). Количество осадков в мае было близко к среднемноголетнему. В июне и июле выпало 83,2 и 89,9мм осадков, соответственно, при норме 63 и 78мм.
Наиболее благоприятным был 2003 г., хотя и характеризовался неравномерной температурой и выпадением осадков. Среднесуточная температура составляла в мае 16 С, в июне 13,5 С, в июле 21,3 С, при норме 11,4, 15,4 и 17,7 С. Количество осадков в мае составило 21,9 мм, при норме 49 мм, в июле - 55,1 мм, при норме 78 мм. В июне прошли дожди, и сумма осадков достигла 93,9 мм, что составило 1,5 нормы (рис. 1, 2). Выпадение осадков в период выхода в трубку и колошения ячменя благоприятствовало развитию ринхоспориоза в посевах данной культуры.
В перечне экстремальных условий выращивания растений особое место по ущербу, причиняемому урожаю сельскохозяйственных культур, принадлежит засухе, которая довольно часто наблюдается в Нечерноземье (Боковая, Смирнов, 1990; Ниловская, 1990).
Под влиянием засух снижение урожая в Нечерноземной зоне наблюдается до 25-30% на каждый третий год, до 50% - на каждый восьмой год из десяти.
По данным Боковой, Смирновой (1990) протекание засух в Нечернозеной зоне имеет свои характерные особенности, это большое количество весенней продуктивной влаги в почвах зоны, запасы которой даже при отсутствии дождей в первые 4 декады вегетации обеспечивают зерновые влагой в критический для их развития период формирования генетической сферы растений.
Для характеристики засушливого периода в значительной степени может служить гидротермический коэффициент Г.Т.Селянинова (ГТК), который показывает соотношение выпавших за учетных период осадков и температуры воздуха. Он характеризуется формулой:
Методика проведения исследований
Наблюдения, проводимые в период вегетации растений ячменя, показали, что в годы проведения исследований одним из лимитирующих факторов, влияющих на урожайность, была высокая засоренность посевов. Произрастая среди культурных растений, сорняки ведут с ними непрерывную борьбу за использование основных факторов жизни (Чесалин, 1963).
Для разработки приемов борьбы с сорняками при комплексном применении средств химизации в интенсивных технологиях большое значение, имеют исследования по реальной вредоносности сорняков, их конкурентоспособности с культурными растениями за основные факторы жизни.
Наши исследования, проведенные на ЦОС ВНИИА, показали, что ячмень в годы исследований довольно хорошо конкурировал с сорняками. Засоренность ячменя в 2005 году перед уборкой в фазу молочно-восковой спелости по блоку ВО составляла на фоновом варианте 217 шт/м , а при внесение N45, Ngo и N135 достигала 247, 258, и 210 шт/м , соответственно (табл. 20).
При существующем фитосанитарном состоянии посевов без применения средств защиты растений невозможно получить хороший урожай ячменя. Обработка посевов ячменя гербицидами в рамках минимальной системы защиты растений позволила снизить численность сорных растений в среднем по блоку на 78,0% (табл. 21).
Известно, что не только сорняки лимитируют величину урожая и эффективность вносимых удобрений. Блок химизации в технологиях позволяет снять с посева не только груз сорняков, но и улучшить фитосанитарную обстановку в посеве, предупредить его полегание (Ладонин, 1990). Обработка посева ячменя гербицидами в рамках интегрированной системы защиты (протравливание семян + применение гербицидов + применение фунгицидов), также оказала существенный эффект на засоренность и позволила снизить численность сорных растений среднем на 80,8%. При внесении азота в дозе 45 кг/га она составила 78,9%. Увеличение доз азотных удобрений до 90 и 135 кг/га позволило снизить численность сорных растений до 82,1 и 83,3% (табл. 21). Биологическая и хозяйственная эффективность гербицидов приводится в таблице 22.
Учет видового состава сорных растений в посеве ярового ячменя (2003-2005гг.) показал, что фитоценозы засорены (в разные годы) 19-20-ю видами растений из 10-12 семейств, относящимися к 7 биологическим группам: эфемеры, яровые ранние, зимующие, мочковато корневые, стержнекорневые, корневищные, корнеотпрысковые (приложения Е, Ж, И, К, Л, М).
В посеве ячменя в течение всего вегетационного периода встречался один вид-эфемер (26,9%) - звездчатка (Stellaria medina L.), ее семена не имеют периода покоя, т.е. и спелость и зрелость семян наступает на материнской особи и при осыпании способны прорастать и давать 2-3 поколения сорных растений за вегетационный период.
К яровым ранним сорным растениям относятся 8 видов: горец вьюнковый (Poligonum convolvurus L.), горец птичий (Poligonum aviculare L.), марь белая (Chenopodium album L.), дымянка аптечная (Fumaria officinalis L.), пикульник обыкновенный (Galeopsis tetrahit L.), подмаренник цепкий (Galium aparine L.), торица полевая (Spergula arvensis L.). Эта группа сорных растений засоряет посевы пивоваренного ячменя в ранний весенне-летний период вегетации, встречаемость их составила 34,6%.
Со второй половины лета в посевах ярового ячменя появляются зимующие однолетники. К этой группе сорных растений относится 3 вида (или 26,8%): пастушья сумка (Capsella bursa pastoris L.), ромашка непахучая (matricaria indora L.), фиалка полевая (Viola arvensis Murr.).
Наибольшую часть более 90% (приложение Б) составляли малолетние сорные растения, среди которых преобладали такие виды как марь белая, пикульник обыкновенный и ромашка непахучая. Из многолетних сорных растений чаще всего встречались корнеотпрысковые: бодяк полевой и осот желтый. При этом отмечалась тенденция к увеличению численности сорных растений при повышении уровня азотного питания.
Влияние комплекса средств защиты растений и минеральных удобрений на сырую и сухую массу сорных растений в посевах ярового ячменя представлено в таблице 23 (приложение В, Г, Д).
Известно, что не только сорняки лимитируют величину урожая и эффективность вносимых удобрений. Блок химизации в технологиях призван снять с посева не только груз сорняков, но и улучшить фитосанитарную обстановку в посеве, предупредить его полегание. В этих условиях самостоятельная роль гербицидов как бы исчезает, а на первый план выступает проблема комплексной защиты посева от вредных организмов и стрессовых ситуаций. Существенное снижение засоренности изменяет микроклимат в посеве ячменя. Исследования, проведенные на ЦОС ВНИИА в Московской области (2003-2005гг.), показали, что в годы с большой засоренностью посевов на обработанных гербицидами участках отмечалась тенденция к некоторому снижению пораженности корневыми гнилями ярового ячменя.
Таким образом, яровой ячмень сорта Эльф в годы исследований хорошо противостоял сорной растительности. Сочетание применения гербицидов с внесением азотных удобрений повышает эффективность химической прополки и более существенно повышает урожай, чем применение тех же гербицидов, но на фоне без азота. Исследования показали, что одной из причин снижения продуктивности растений на засоренных участках является конкуренция в посевах за использование питательных элементов. При применении азотных удобрений в дозе 45 кг/га по блоку В1 конкурентоспособность ячменя снижалась, по сравнению с вариантами, где азотные удобрения вносили в повышенных дозах. Так, внесение N45? N90 и N135 повышало способность ярового ячменя противостоять сорной растительности.
Влияние комплексного применения минеральных удобрений и гербицидов на засоренность посевов ярового ячменя
Экономическая эффективность зернового производства определяется такими показателями, как стоимость валовой продукции, себестоимость, валовой доход, прибыль с гектара посева, рентабельность (Фурсов, 2006).
Сегодня большинство сельскохозяйственных предприятий не в состоянии самостоятельно финансировать использование удобрений и пестицидов в полном объеме. Дозы и способы их применения определяются экономическими возможностями предприятий, при этом приходится ориентироваться на максимальную окупаемость затрат, то есть на уровень рентабельности. Прибыль и рентабельность рассматриваются как резерв устойчивого расширенного воспроизводства (Ивко, 2004).
Производство зерновых культур является наиболее рентабельным видом сельскохозяйственной деятельности. Однако за годы перестройки произошли существенные изменения в экономике его производства и переработки. Себестоимость 1 ц зерновой продукции увеличилась с 11,2 рублей в среднем за 1986-1990 гг. до 164,8 рублей в среднем за 2001-2005 гг. (в 14,7 раза), уровень рентабельности снизился с 106,2 до 25,2%, соответственно. Тенденция снижения эффективности производства зерна продолжается (Богославский, 2008).
По данным Росстата с начала 90-х гг. и вплоть до кризиса 1998 г. шло сокращение посевных площадей, урожайности и валовых сборов зерна (за исключением 1997 г.). Начавшийся в последующем экономический рост позволил за счет увеличения урожайности с посевной площади до уровня 18 ц/га (1990г. -18,5 ц/га, в среднем за 1986 - 1990 гг. - 15,9 ц/га) обеспечить рост валовых сборов в стране.
Рекордное производство зерновых в стране было отмечено в сезоне 2008/09, когда урожай составил более 108 млн. тонн. В перспективе ближайших лет данный показатель вряд ли будет превышен.
В 2009 г. сбор зерновых, несмотря на снижение, остался на очень высоком уровне, и составил 97 млн. тонн в весе после доработки. В 2010 году в результате аномальной засухи, отмечавшейся во многих регионах страны, произошло резкое снижение производства зерна, урожай которых составил, по официальным данным, лишь 61 млн. тонн. В 2011 году, несмотря на проблемы осеннего сева, урожай стал третьим рекордным в истории и составил 94,2 млн. тонн (рис. 4). Динамика посевных площадей, урожайности и валовых сборов зерна в 1998-2011 гг. и прогноз на 2012 г , (по данным Института Конъюнктуры Аграрного рынка) (Источники: Росстат, ИКАР)
Зерновое хозяйство в Российской Федерации занимает ключевое положение в экономике АПК. В последние годы посевные площади зерновых культур стабилизировались на уровне 42-44 млн. га, валовые сборы зерна составляют 76-79 млн. т при урожайности 17,5-18,5 ц/га (заседании Президиума Россельхозакадемии).
Нами были проведены исследования комплексного применения минеральных удобрений и химических средств защиты растений в посевах ярового ячменя с разной технологией за период 2003-2005гг. Результаты оценки по экономическим показателям представлены в таблице 38 (приложение Ф).
Сравнение экономических данных приведенных в таблице 38, показывает, что в вариантах без использования химических средств защиты растений использование азотных удобрений в дозе 90 кг/га позволило получить, при дополнительных затратах на прибавку урожая 1ц - 319,49 руб., 13,1 ц/га. При этом производственная (проектная) себестоимость 1 ц зерна, а также чистый доход с 1 ц существенно не отличались в вариантах, где азот вносили в дозе 45 и 90 кг/га и составили соответственно 639,85 руб. (N45) и 629,13 руб. (N9o); 70,15 руб. (N45) и 80,87 руб. (N9o). Рентабельность по этим вариантам составила 11,0 % и 12,9%. В варианте без внесения азотных удобрений рентабельность была отрицательной и составила соответственно минус 5,5 % (N0).
По нашему мнению, возделывание ярового ячменя без применения системы защиты растений малоэффективно, даже при внесении оптимальных норм минеральных удобрений, так же как малоэффективно применение различных систем защиты растений (минимальной, интегрированной, стандартной) без внесения азотных удобрений.
Наибольшая прибавка урожая была получена при использовании интегрированной системы защиты растений в варианте с внесением азотных удобрений в дозе 135 кг/га д.в. и позволило получить дополнительно 31,9 ц/га. Однако рентабельность на 1 ц по этому варианту меньше рентабельности варианта с интегрированной системой защиты растений, при внесении дозы азота 90 кг/га, на 4 %. Таким образом, с экономической точки зрения внесение азотных удобрений в дозе 135 кг/га нецелесообразно, так как затраты на прибавку урожая 1 ц по данному варианту на 40,04 руб. больше чем в варианте при внесением азота в дозе 90 кг/га по интегрированной системе защиты растений.
Сравнение экономических показателей эффективности различных систем защиты растений по варианту с применением дозы азота 90 кг/га, показало, что наименьшие дополнительные производственные затраты получены по блоку В1 (применение протравителя семян, гербицидов) (772 159,96 руб.), а наибольшие по блоку В2 (применение протравителя семян, гербицидов, фунгицидов в фазу кущения и в фазу колошения-цветения) (963 833,71 руб.), при этом показатели чистого дохода (172,18 руб.) и рентабельности (32%) по блоку В2 близки к показателям по блоку ВЗ (чистый доход - 164,82 руб., рентабельность - 30,2%). Таким образом, с экономической точки зрения интегрированная система защиты растений с внесением азотных удобрений в дозе 90 кг/га наиболее эффективна, так как осуществляется в соответствии с экономическими порогами вредоносности сорняков и вредителей.
