Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Морфо-биологические особенности сои и технология ее возделывания (обзор литературы) 10
1.1. Ботанические и биологические особенности сои 10
1.2. Приемы технологии возделывания сои 17
1.2.1. Удобрение сои 17
1.2.2. Меры борьбы с сорняками в период ухода за посевами 38
ГЛАВА 2. Условия, объект и методика исследований 58
2.1. Почвенные и климатические условия предуральской степи Башкортостана 58
2.2. Почва опытных участков и агрометеорологические условия в годы проведения опытов 61
2.3. Объект исследований 69
2.4. Схема и методика проведения полевых опытов 72
2.5. Методика полевых наблюдений и лабораторных анализов 76
ГЛАВА 3. Результаты исследований 81
3.1. Формирование урожая сои при применении макро-, микро-и бактериального удобрений 81
3.1.1. Полевая всхожесть семян и выживаемость растений 81
3.1.2. Продолжительность основных фаз роста и развития растений сои 83
3.1.3. Симбиотическая деятельность и уровень фиксации биологического азота растениями сои 88
3.1.4. Фотосинтетическая деятельность посевов и накопление биомассы 100
3.1.5. Элементы структуры биологического урожая зерна сои 113
3.1.6. Урожайность зерна сои 117
3.1.7. Качество зерна и семян сои 119
3.2. Влияние агротехнических и химических приемов борьбы на засоренность посевов и урожайность сои 124
3.2.1. Засоренность посевов 124
3.2.2. Структура урожая 130
3.2.3. Урожайность зерна сои 135
3.2.4. Засоренность посевов и урожайность сои при разном направлении повсходового боронования 139
ГЛАВА 4. Результаты производственных опытов 144
ГЛАВА 5. Экономическая и энергетическая эффективность приемов возделывания сои 150
5.1. Экономическая эффективность приемов возделывания сои 150
5.2. Энергетическая эффективность приемов возделывания сои 156
Выводы 162
Предложения производству 169
Список использованной литературы 170
Приложения 189
- Ботанические и биологические особенности сои
- Почва опытных участков и агрометеорологические условия в годы проведения опытов
- Симбиотическая деятельность и уровень фиксации биологического азота растениями сои
- Экономическая эффективность приемов возделывания сои
Введение к работе
ГЛАВА 1. МОРФО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОИ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕЕ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ
(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 10
Ботанические и биологические особенности сои 10
Приемы технологии возделывания сои 17
Удобрение сои 17
Меры борьбы с сорняками в период ухода за посевами 38
Ботанические и биологические особенности сои
Соя относится к семейству бобовых — Leguminosae, подсемейству мотыльковых — Papilionatae, роду глицине - Glycine L., виду - соя культурная - Glycine hispida. Это однолетнее растение с периодом вегетации от 70 до 250 дней. Стебель крепкий, прямостоячий, сильно ветвится и образует куст высотой до 1,0-1,5 м. Корневая система стержневая, как отмечают В.М.Пенчуков, Н.В.Медянников, А.У.Каппушев (1984), пронизывающая толщу почвы до полутора метров, но основная масса корней обычно находится в пахотном слое. При оптимальных условиях всходы появляются через 5-7 дней с вынесением семядолей на поверхность почвы, затем формируется два примордиальных и через 6-7 дней первый настоящий тройчатый лист. Листья сои сложные, они имеют прилистники и состоят из листочков. Форма листовых пластинок может быть широкояйцевидной, овально-заостренной, клиновидной. Пластинки листа бывают гладкой и морщинистой, мягкой и грубой, светлой и темно-зеленой.
Все части растения сои, кроме семени и венчика цветка, покрыты густыми жесткими волосками белого и рыжего цвета разных оттенков. В тоже время В.И.Иванов (1935) отмечает, что есть сорта с сильно опушенными и почти голыми бобами. По данным J.Nagai, S.Saito (1923) некоторые сорта в Японии вообще лишены опушения. Как сообщает А.К.Лещенко (1962) малоопущенные растения в большинстве менее стойки к болезням и вредителям.
Цветки сои светло-фиолетовые или белые, мелкие, собраны в короткие малоцветковые или длинные многоцветковые кисти. Длина цветка 6-7 мм (A.G.Norman, 1963-1967). Согласно A.T.Guard (1931) цветок имеет трубчатую чашечку, оканчивающуюся пятью неравными чашелистиками, наибольший из них - передний, следующие по величине — два боковых и самые маленькие - задние наклонные. Чашечка неопадающая, она сохраняется на спелом бобе, но быстро увядает. Венчик состоит из пяти отдельных лепестков. Самый большой из них (флаг или парус) считается задним, два следующих по величине (крылья) - боковыми и два лепестка лодочки - передними. У сои лепестки лодочки не срастаются, как у других бобовых. Десять тычинок сначала разделены, но незадолго до цветения нити девяти из них начинают срастаться за счет развития базальной части и только задняя часть остается свободной.
Невзрачные цветки сидят по 1-2 на очень коротких цветоножках в пазухах листьев кистями. Для сои, как отмечает Г.С.Посыпанов (1990), характерны значительное опадение цветков (14-90%), а также абортивность бобов и семян (до 40%), приводящие к резкому снижению урожая. Опадение бобов наблюдается при сильной засухе, недостатке некоторых элементов питания и продолжительном световом дне. Плод сои состоит из одного плодолистика, который образует боб (Д.Н.Прянишников, 1965, Р.Е.Левина, 1967). Бобы сои прямые, слабоизогнутые и серповидные длиной от 2-2,5 до 6-8 см, содержат от 1 до 5 семян, чаще 2-3 семени. Семена имеют различную величину, форму и окраску оболочки и рубчика. В зависимости от сорта семена по цвету бывают желтые, зеленые, бурые, коричневые, редко черного цвета, а также могут быть пигментированные. Пигментация не влияет на другие морфологические признаки семян и не являются особенностью сорта (В.М.Пенчуков и др., 1984). По данным С.П.Кулжинского (1948) сорта сои с темноокрашенными семенами легче переносят пониженные температуры, чем со светлоокрашенными. Поэтому сорта с темными семенами можно высевать раньше светлоокрашенных семян. Причем они дают дружные всходы и формируют более высокие урожаи. У растений современных сортов высота прикрепления нижнего боба от поверхности почвы составляет 10-14 см и более. В загущенных посевах высота прикрепления нижних бобов увеличивается. Бобы слаборастрескивающиеся. Масса 1000 семян колеблется от 45 до 425 г., у большинства сортов, возделываемых в производстве, от 100 до 250 г. Корневая система состоит из главного корня и большого количества боковых, на которых и образуется значительное количество клубеньков.
Отдельные морфологические признаки, имеющие важное хозяйственное значение, значительно изменяются под влиянием условий произрастания: высота растений, число бобов на растений, облиственность, ветвистость, высота прикрепления нижних бобов.
У сои отличают следующие основные фенологические фазы: всходов, образования первого тройчатого листа, ветвления, бутонизации, цветения, образования бобов, налива семян, созревания. В последнее время ученые ряда стран вегетационный период сои разделяют на два подпериода: вегетативный и генеративный.
В благоприятных условиях всходы появляются на 5-7-й день после посева. Фазы ветвления и бутонизации охватывают периоды от полного развития первого тройчатого листа до образования бутонов. Довольно продолжительные фазы это фазы цветения и плодообразования. Продолжительность цветения одной кисти составляет 5-10 дней. Плодообразование считается со времени появления первых бобов, через 10-17 дней от начала цветения и завершается эта фаза с формированием семян в верхних бобах. Бобообразование и развитие продолжается 15-25 дней. Фаза созревания семян продолжается 10-12 дней. Начальная спелость — массовое пожелтение бобов и начало опадания листьев — длится 8-12 дней.
По мнению В.Г.Позднякова (1990) если длину вегетационного периода принять за 100%, то на время до цветения приходится в среднем 35-40% этого периода, на фазу цветения — 25-30%, созревания 10-15% с определенными отклонениями по годам и сортам. По мнению В.М.Пенчукова, Н.В.Медянникова (1982) наступление каждой последующей фазы развития происходит только с накоплением определенных сумм активных температур.
Почва опытных участков и агрометеорологические условия в годы проведения опытов
Стерлитамакский сельскохозяйственный техникум, который является одним из крупных хозяйств в предуральской степной подзоне, где были проведены наши исследования, расположен в пределах степного междуречья рек Ашкадар, Сухайла и Белая. Эти реки составляют основу гидрографической сети хозяйства и создают сравнительно благоприятный микроклимат в агроландшафте степи для возделывания сои.
Общая площадь землепользования хозяйства составляет 12295 га, из них 10388 га сельскохозяйственных угодий, в том числе 5427 га пашни. Оценка сельскохозяйственных угодий в хозяйстве равна 27,0 баллов, в районе 30,7 балла, пашни соответственно 40,6 и 38,2 балла. Освоено 6 севооборота. Хозяйство специализировано по производству элитных (суперэлита и элита) семян зерновых культур и снабжает семенами высшей репродукции СПК и КФХ районов, расположенных в степном Предуралье Башкортостана.
Почвы семеноводческого севооборота, где проводились опыты, представлены типичными черноземами средней мощности тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Основные почвообразующие породы — делювиальные тяжелые суглинки и слабо карбонатные глины. Типичные черноземы имеют хорошо выраженную зернистую структуру в гумусовом горизонте, которая вследствии длительной вспашки в пределах пахотного слоя обычно разрушается до порошистопылеватой. Глубина вскипания карбонатов в данных почвах обнаруживается чаще в нижней части гумусового горизонта на глубине от 35 до 75 см. Химический состав этих черноземов отличается повышенным содержанием гумуса в пахотном слое (от 7,6 до 8,3%), которое убывает вниз по профилю очень постепенно. Содержание обменного калия составляет 12,5-13,8 мг на 100 г почвы (по Чирикову), подвижного фосфора — 13,6-14,2 мг на 100 г почвы (по Чирикову), а микроэлементов, в частности, молибдена - 0,08 мг, а бора - 1,55 мг на кг почвы. Степень насыщенности основаниями доходит до 95-97%. Высокая емкость поглощения (54,0-57,5 м/экв. на 100 г почвы), являющаяся следствием богатства почвы коллоидальным комплексом, позволяет судить об их значительной буферности, т.е. способности достаточно противостоять сдвигу реакции при внесении тех или иных удобрений. Об этом же говорит и незначительная гидролитическая кислотность (1,42-3,28 м/экв. на 100 г почвы). Высокая насыщенность основаниями этих почв обусловливает также незначительную обменную кислотность и рН близкой к нейтральной и нейтральной.
Согласно данным Стерлитамакского гидрометеорологического центра АНО «Башметеоагентство» метеорологические условия в годы проведения опытов (1999-2001 гг.) и производственного испытания перспективных результатов исследований (2002-2004 гг.) были различными как по количеству выпавших осадков, так и по температурному режиму (табл. 2.2., рис.1).
Метеорологические условия по годам характеризовались следующим образом. В 1999 посев сои был проведен 13 мая. Май отличался прохладной погодой, среднесуточная температура воздуха в 3-ей декаде составила 12,4С при среднемноголетнем показателе 15,2С. За этот период осадков выпало 13.2 мм, что составляет 77,6% к норме. В июне выпало осадков 51,6 мм при многолетней норме 52 мм. В первой декаде июня не было осадков, а температура составила 18,2С с превышением нормы на 0,9С. В целом, в июне температурные условия были также на уровне нормы. Последние весенние заморозки были отмечены 16 июня в -2С. Но посевы от этих кратковременных заморозков в фазе первого настоящего листа не пострадали, растения продолжали вегетировать. Более обеспеченными теплом были июль-август месяцы, температура была выше соответственно на 1,8; 1,6С при среднемноголетнем показателе 19.3 и 17,3 С. Осадков в июле выпало на уровне нормы — 63,4 мм, а в августе - 25,8 мм или 47,8% к норме. В первой декаде сентября — в дни уборки сои была теплая, солнечная погода. Относительная среднемесячная влажность воздуха в 1999 году была на уровне 60-68%. Но наиболее полнее характеризующий степень увлажнения показатель — гидротермический коэффициент (ГТК). Он составил 0,83 при сложившемся многолетнем показателе в данном агроклиматическом районе 1,05. За период вегетации выпал 143,2 мм осадков, что составляет 82,8% к многолетней норме при среднесуточной температуре воздуха 19,3С, что выше нормы на 1С. В целом для роста и развития сои метеорологические условия 1999 года складывались благоприятно.
Для формирования урожая сои наиболее благоприятными по тепло- и влагообеспеченности были условия 2000 года. Вместе с тем следует отметить, что первые две декады мая были холодными, температура воздуха составила 6,2 и 7,7С с недобором тепла к норме 7,9 и 4,1 С. Количество выпавших осадков в 3-ей декаде мая было всего лишь 5,0 мм или 29,4% к среднемноголетнему показателю. Поэтому период посев - всходы и был наиболее продолжительным - 18 дней. За период фаз «всходы — цветение -образование бобов - налив семян», которые в условиях 2000 года продолжались 74 дня, осадков выпало 166,4 мм или это 78,2% от общего их количества за период вегетации сои. Особенно хорошая обеспеченность сои влагой была в фазе «цветение — образование бобов» и «образование бобов -налив семян», когда наибольшая потребность этой культуры во влаге. В эти дни сред недекадная максимальная температура воздуха доходила до 23,8С при норме 19,0С. В первой декаде сентября осадков не было, стояла довольно теплая, безоблачная погода, начиная со 2-ой декады сентября пошли дожди и резкое понижение температуры.
Симбиотическая деятельность и уровень фиксации биологического азота растениями сои
Соя, как высокобелковая культура, потребляет большое количество азота, причем она удовлетворяет часть своих потребностей в этом элементе питания за счет симбиотической фиксации его из атмосферы. По данным ряда исследователей (А.А.Бабич, В.Ф.Петреченко, 1993; В.Т.Синеговская, 2002) в различных условиях среды в течение вегетационного периода она фиксирует из атмосферы от 33 до 98% азота от общей потребности в нем, а оставшаяся часть потребности обеспечивается почвой. Соотношение биологического и минерального азота, как отмечают О.А.Берестецкий, Л.М.Доросинский, А.П.Кожемяков (1987) прежде всего зависит от симбиотической деятельности посевов — от условий развития клубеньков, наличия активных их форм на корнях сои.
Результаты наших исследований показали, что инокуляция семян препаратом, содержащим районированный 24100 штамм клубеньковых бактерий на фоне фосфорно-калийных и фосфорно-калийных + борно-молибденовых удобрений усиливает формирование клубеньков, способствует увеличению их массы, улучшает симбиотическую деятельность посевов. Образование клубеньков и их дальнейшее развитие в определенной степени зависит от метеорологических условий года в период вегетации (приложение 4, 5, 6). Так, наибольшее количество клубеньков на корнях сои во все фазы развития ее было при благоприятных условиях увлажнения. Причем численность их увеличивается и достигает максимума в период полного налива семян. Именно такая закономерность наблюдалась в 1999-2000 годы. В 2000 году при посеве инокулированными семенами количество активных клубеньков в расчете на одно растение составляло 8,4 шт. в фазе ветвления, а в фазе цветения - 20,1, в фазах бобообразования и полного налива семян возросло соответственно до 23,1 и 24,1. К фазе начала созревания шло постепенное снижение количества клубеньков и в сравнении с численностью их в фазе полного налива семян снизилось всего лишь на 26,6%. В 2001 году в один из самых ответственных периодов формирования урожая — периоде цветения — образование бобов выпало всего лишь 2,4 мм осадков при среднесуточной температуре 18,4С. В таких засушливых условиях максимальное количество активных клубеньков независимо от фона питания формировалось в более ранние фазы развития сои — в фазе полного ее цветения, когда условия увлажнения были более благоприятными. К началу созревания семян резко снизилась численность активных их форм и в сравнении с численностью в фазе полного налива семян на варианте, где проводился посев семенами обработанными бактериальным штаммом, снижение составило 46,1%. В 2001 году на этом варианте ко времени полного налива семян численность активных форм клубеньков снизилась в 1,6-1,7 раза в сравнении с показателями 1999 и 2000 годов. Причем, хорошие условия увлажнения ускоряли образование клубеньков на корнях сои и замедляли процесс их старения. Так, в 2000 году в фазу начало созревания сохранилось по вариантам опыта от 53,7 до 73,5% клубеньков, а в сравнительно засушливом 2001 году — от 39,7 до 53,9% от численности активных форм клубеньков в фазу полного налива семян. Во все годы исследований в условиях нашего опыта посев инокулированными семенами на фоне РбоКбо и РбоКбо + В + Мо способствовал увеличению численности как общих, так и активных форм клубеньков на корнях сои, а также и их массы. Так, если при посеве инокулированными семенами в фазе ветвления образовалось в среднем за 1999-2001 гг. 8,9 клубеньков в расчете на одно растение с их массой на одном растении 61,4 мг, то на варианте с применением РбоКбо + ризоторфин клубеньков стало 10,6 шт. с массой 78,4 мг, а на варианте РбоКбо + В + Мо численность клубеньков достигла 12,5 с массой в расчете на одно растение 99,5 мг (табл.3.5., рис.2). Ко времени полного налива семян количество клубеньков на одном растении и масса их на варианте с посевом инокулированными семенами на фоне РбоКбо увеличились соответственно в 1,2 и 1,3 раза, а на фоне РбоКбо + В + Мо в 1,5 и 1,7 раза в сравнении с численностью их и массой на варианте с посевом только инокулированными семенами.
При посеве с семенами обработанными штаммом 24100 клубеньковых бактерий в фазе начала созревания семян количество клубеньков на корнях сои в среднем за 1999-2001 гг. составило 12,9, а масса их - 185,8 мг в расчете на одно растение, тогда как при посеве также инокулированными семенами, но на фоне фосфорно-калийных (РбоКбо) удобрений клубеньков стало 13,9 шт. на одном растении с массой 205,7 мг, на фоне фосфорно-калийных и борно-молибденовых удобрений (РбоКбо + В + Мо).
Экономическая эффективность приемов возделывания сои
Формирование высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур, в том числе и сои находится в прямой зависимости от фотосинтетической деятельности растений в посевах. Поэтому оптимизация фотосинтетических параметров является одним из важнейших условий, способствующих увеличению урожая синтезированного органического вещества (А.А.Ничипорович, 1963, 1973; Г.П.Устенко, 1963; Д.А.Алиев, 1974). Воздействуя на фотосинтетические процессы внешними факторами можно в определенной степени регулировать параметры показателей фотосинтеза и установить в конкретных условиях выращивания наиболее выгодные, оптимальные их величины.
В процессе проведенных исследований нами было изучено влияние инокуляции семян, фосфорно-калийных удобрений, бора и молибдена как при отдельном, так и совместном их применении, а также бора и молибдена в сочетании с бактеризацией семян специфичным штаммом 24100 клубеньковых бактерии на фоне фосфорно-калийных удобрений на основные элементы фотосинтетической деятельности — площадь листьев, фотосинтетический потенциал, чистую продуктивность фотосинтеза и урожайность зерна сои. Продуктивность фотосинтетической деятельности во многом зависит от площади ассимиляционной поверхности листьев, формирующейся в посевах. Однако большая площадь листьев, как отмечают А.А.Ничипорович (1963), Д.А.Алиев (1974) не всегда соответствует высокому урожаю. Оптимальной площадью листьев для всех культур, считает А.А.Ничипорович (1966), является площадь в 40-50 тысм/га. Как показывают результаты наших исследований величина площади листьев зависит от фона питания растений и метеорологических условий, складывающихся в период вегетации. Во все годы исследовании максимальная площадь листьев формировалась в фазе начала налива семян и колебалась от 38,6 тыс.м2/га в 1999 году до 45,7 - в 2000 году. В 2001 году максимальная площадь листьев составила 33,8 тыс.м /га и была меньше, чем в 1999 и 2000 годы соответственно на 12,4 и 26,0% (приложение 13, 14, 15).
Более существенное влияние на величину площади листьев оказывает бактериальное удобрение, как при отдельном применении, так и применении его на фоне фосфора и калия, а также в сочетании с фосфором, калием и бором, молибденом. Так, на контрольном варианте в период максимального развития площади листьев их величина в среднем за 1999-2001 гг. составляет 27,4 тыс.м /га, на инокулированных посевах она увеличивается в 1,28 раза, на инокулированных посевах и применении фосфорно-калийных удобрений этот показатель возрастает в 1,35 раза, а при посеве инокулированными семенами на фоне фосфорно-калийных удобрений и применении микроэлементов, в частности бора и молибдена - в 1,44 раза (табл. 3.9, рис.3). С улучшением фона питания формируется более мощный фотосинтетический аппарат, активизируется фотосинтетическая деятельность посевов.
Интенсивность же нарастания ассимиляционной поверхности листьев существенно изменяется в зависимости от фаз развития растений сои. Характерно быстрое нарастание листовой поверхности в период фазы цветения, когда она увеличивалась в среднем за годы исследований в 3,1-3,6 раза по сравнению с развитием в период фазы ветвления. В фазе цветения начинали более заметно проявляться различия между вариантами. К концу цветения в начале налива семян затененные листья нижних ярусов прекращают фотосинтетическую деятельность и опадают, но в то же время прирост листовой поверхности еще продолжается за счет нарастания листьев в верхней части растений. Достигнув максимальных значений, листовая поверхность продолжает в зависимости от складывающихся условий функционировать различный период времени, увеличивая фотосинтетический потенциал посевов, а в конечном итоге и их продуктивность. Далее в фазу полного налива семян площадь листьев значительно снижалась особенно в сравнительно засушливом 1999 году в связи с отмиранием листьев, главным образом нижних и отчасти средних ярусов. К началу созревания семян резко сокращается площадь листьев и буквально за 8-12 дней она уменьшалась в зависимости от условий и фона питания в среднем в 1,61-1,84 раза. У инокулированных растений в этой фазе жизнедеятельных листьев сохранилось несколько больше, что отразилось и на ассимиляционной их поверхности. Так, в фазе начало созревания семян площадь листьев у инокулированных растений в зависимости от фона питания в среднем была в пределах 16,0-17,3 тыс.м /га, при листовой поверхности на контрольном варианте 14 тыс.м /га. Это в какой-то мере повлияло и на темпы накопления биомассы растений сои.
Полноценность динамики формирования и степень совершенства посевов определяет фотосинтетический потенциал (ФП). Он представляет собой сумму ежедневных показателей площади листьев на гектар посева и характеризует фотосинтетическую мощность посевов за весь вегетационный период или за определенный промежуток времени, являясь одним из важнейших показателей с которым наиболее тесно коррелирует размер урожая.
Величина фотосинтетического потенциала, как и площади листьев, во многом зависит от влагообеспеченности в течение вегетации и фона питания. В условиях нашего опыта наибольших размеров фотосинтетический потенциал достиг в 2000 хорошо увлажненном году. За весь вегетационный период в зависимости от исследуемых вариантов он был в пределах от 1330,4 до 1927,8 тыс.м . дней/га. Следует отметить, что не наблюдалось большой разницы в показателях фотосинтетического потенциала посевов 1999 и 2001 гг. Мощность ассимилирующей поверхности посева, его фотосинтетический потенциал повышает применение макро-, микро- и бактериального удобрений. Наибольшую фотосинтетическую мощность формируют независимо от условий года инокулированные посевы (приложение 16, 17, 18). Причем это различие сохраняется во все годы исследований до прекращения жизнедеятельности листьев.
