Содержание к диссертации
Введение
I. Состояние и предпосылки развития свеклосахарного производства в различных регионах россии и за рубежом: принципы адаптивной технологии
II. Общая методика и условия исследований 30
1. Общие принципы исследований 30
2. Методика исследований и схемы опытов 32
3. Место, сроки и условия проведения исследований 40
4. Адекватность природных ресурсов исследуемого региона биологическим потребностям культуры 43
III. Теоретические основы и разработка аналитической модели продуктивности сахарной свеклы 61
1. Концепция уровней продуктивности в моделировании урожая сахарной свеклы 61
2. Модель первого уровня моделирования продукционного процесса сахарной свеклы 64
3. Второй уровень моделирования продуктивности - дефицит влаги 72
IV. Особенности основных приемов агротехники сахарной свеклы в нетрадиционных районах возделывания 77
1. Оценка предшественников сахарной свеклы 77
1.1. Концепция предшественников сахарной свеклы 77
1.2. Агротехнические основы предшественников сахарной свеклы 81
1.3. Фитосанитарный фон и предшественники сахарной свеклы 98
2. Система основной обработки почвы 109
2.1. Теоретическое обоснование системы основной обработки почвы 109
2.2. Запас доступной влаги в почве в зависимости от приемов основной обработки 111
2.3. Плотность почвы в связи с основной обработкой 117
2.4. Пищевой режим почвы при различных приемах основной обработки 123
2.5. Влияние приемов основной обработки почвы на засоренность посевов сахарной свеклы 131
3. Обоснование оптимальной густоты насаждения сахарной свеклы 140
4. Условия минерального питания сахарной свеклы 155
4.1. Теоретические основы применения удобрений под сахарную свеклу 155
4.2. Влияние удобрений на запас доступной влаги в почве 163
4.3. Удобрения и засоренность посевов сахарной свеклы 165
4.4. Пищевой режим почвы в зависимости от различных доз и видов удобрений 169
4.5. Влияние различных доз и видов удобрений на химический состав корнеплодов сахарной свеклы 177
5. Организация борьбы с сорной растительностью 182
5.1. Биологические и экономические факторы сорного компонента в производстве сахарной свеклы 182
5.2. Химический метод борьбы с сорняками в посевах сахарной свеклы 197
6. Сроки уборки сахарной свеклы 214
6.1. Влияние сроков уборки сахарной свеклы на загрязненность корнеплодов 218
6.2. Влияние сроков уборки на продуктивность сахарной свеклы 223
V. Влияние основных элементов адаптивной технологии возделывания сахарной свеклы на урожайность и выход сахара 231
VI. Энергетическая и экономическая оценка адаптивной технологии возделывания сахарной свеклы 260
1. Общий теоретический подход и оценка энергетической эффективности производства сахарной свеклы 260
2. Экономическая оценка технологии выращивания сахарной свеклы 271
Выводы 280
Рекомендации производству 283
Литература 285
Приложения
- Адекватность природных ресурсов исследуемого региона биологическим потребностям культуры
- Модель первого уровня моделирования продукционного процесса сахарной свеклы
- Запас доступной влаги в почве в зависимости от приемов основной обработки
- Влияние различных доз и видов удобрений на химический состав корнеплодов сахарной свеклы
Введение к работе
Актуальность проблемы. Сахарная свекла является основным отечественным источником сырья для производства сахара, что и определяет ее стратегическое значение. Сахар из свеклы, возделываемой в свеклосеющих регионах, удовлетворяет потребность менее одной четвертой части населения России, остальное компенсируется ввозом его из-за рубежа, что свидетельствует о полной зависимости страны от импорта. Вместе с тем площади посевов под этой культурой уменьшаются, снижается урожайность и качество корнеплодов. Это обуславливает необходимость создания новых свеклосеющих регионов, почвенно-климатическии потенциал которых в известной мере отвечает требованиям культуры к условиям выращивания, но производящим сахарную свеклу в объемах не соответствующих реальному спросу.
Северный Кавказ - одна из ведущих зон свекловодства страны. Ежегодные посевы свеклы здесь превышают 240 - 260 тыс. га. Наибольшие площади она занимает в Краснодарском (свыше 150 тыс. га) и Ставропольском (около 30 тыс. га) краях. В нетрадиционных зонах возделывания сахарной свеклы на Северном Кавказе (Ростовская область, Ингушская, Карачаево-Черкесская республика и др.) фактически засевается не более 70% планируемой площади. В Ростовской области посевная площадь под сахарной свеклой в последние годы сократилась более чем на 50%. Значительный диапазон урожайности корнеплодов по отдельным хозяйствам (от 3 до 50 т/га) свидетельствует об отсутствии научно обоснованной технологии возделывания культуры. В этой связи становится актуальным теоретическое обоснование и разработка такой технологии в нетрадиционных районах с учетом адаптации к почвенно-климатическим условиям и биологическим требованиям сахарной свеклы.
Цель и задачи исследований. Научное обоснование концепции и разработка адаптивной технологии возделывания сахарной свеклы, обеспечи
вающей ее эффективное производство в нетрадиционных районах свеклосеяния.
Поставленная цель обусловила необходимость решения следующих задач:
? обосновать возможность и целесообразность развития свеклосахарного производства в новых, нетрадиционных районах с учетом их агроклиматических и почвенных ресурсов;
? установить основные элементы адаптивной технологии возделывания сахарной свеклы для условий с ограниченными природными ресурсами;
? конкретизировать параметры аналитической модели продуктивности сахарной свеклы с учетом реакций растения на динамичные условия произрастания;
? разработать основные приемы технологии возделывания сахарной свеклы в нетрадиционных районах и пути управления условиями произрастания в соответствии с ее биологическими требованиями;
? определить ресурсно-экономические и энергетические оценки параметров предлагаемой технологии.
Научная новизна исследований. Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность и целесообразность возделывания сахарной свеклы в нетрадиционных районах свеклосеяния. На основании количественной оценки почвенно-климатических ресурсов и их особенностей осуществлено территориальное деление Ростовской области по условиям свеклосеяния.
Разработана и апробирована в условиях товарного производства исследуемой зоны аналитическая модель прогнозирования продуктивности сахарной свеклы в районах нетрадиционного функционирования свекловичного фитоценоза, что позволило обосновать направление научного поиска по разработке параметров и приемов технологии возделывания культуры.
Конкретизированы приемы управления развитием фитоценоза путем оптимизации агрофизических показателей почвы, режима минерального питания и фитосанитарных условий. Выявлены лучшие предшественники сахарной свеклы, обоснованы приемы основной обработки почвы, установлено их влияние на показатели продуктивности растений. Определены особенности формирования урожая сахарной свеклы под влиянием удобрений, гербицидов и густоты насаждения. Установлены оптимальные сроки уборки корнеплодов, основанные на динамике накопления Сахаров и вегетативной массы растений.
Основные положения, выносимые на защиту:
? теоретические основы адаптивной технологии возделывания сахарной свеклы в районах нетрадиционного свеклосеяния;
? аналитическая модель прогнозирования продуктивности сахарной свеклы и особенности функционирования фитоценоза в условиях ограниченных ресурсов;
? основные приемы и параметры технологии возделывания сахарной свеклы, обусловленные почвенно-климатическими особенностями исследуемой зоны;
? продуктивность сахарной свеклы в нетрадиционных районах возделывания под влиянием изучаемых факторов;
? энергетическая и экономическая оценка адаптированной к нетрадиционным районам свеклосеяния технологии возделывания сахарной свеклы.
Практическая ценность. Проведенные исследования по разработке адаптивной технологии возделывания сахарной свеклы позволяют получать высокие и стабильные урожаи в нетрадиционной зоне свеклосеяния, что в совокупности с энергетической и экономической оценками предполагает решение важной научной и народно-хозяйственной проблемы.
Исследования выполнены в соответствии с ведомственными и региональными программами по темам 05.04.01 «Изучить зависимость водного режима, засоренность и поражаемость растений вредителями и болезнями от приемов основной обработки почвы» (1995-2000 гг.), 10.07 «Оптимизировать условия возделывания сахарной свеклы в Ростовской области», 05 «Разработать оптимальные схемы посевов сахарной свеклы в условиях Ростовской области и их экономическое обоснование». Результаты исследований использованы при составлении инвестиционного проекта строительства комплекса по переработке сахарной свеклы в Ростовской области.
Основные результаты исследований внедрены на площади около 5 тыс. га с экономическим эффектом свыше 10 млн. руб.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на международных симпозиумах и научно-практических конференциях «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (Белгород, 2000); ГНУ ВНИИМСХ «Машинные технологии дифференцированного применения удобрений и мелиорантов» (Рязань, 2001); ИФПБ РАН «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Пущино, 2001); Ульяновского НИИСХ «Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений» (Ульяновск, 2002); СГАУ «Эволюция и деградация почвенного покрова» (Ставрополь, 2002); ДЗНИИСХ «Разработка адаптивных и природоохранительных технологий производства сельскохозяйственной продукции в аридных районах России» (пос. Рассвет, 2003); научной конференции ученых РИО ПГСХА «Агрономическая наука в начале XXI века» (Пенза, 2001).
По теме диссертационной работы опубликовано 36 научных работ, отражающих основное содержание диссертации. Общий объем публикаций соискателя по теме диссертации составляет 20,2 печатных листа.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и предложений производству; изложена на 365 страни цах машинописного текста, в том числе 280 страниц основного текста; содержит 54 рисунка, 67 таблиц и 44 приложения; библиография включает 460 наименований, в том числе 51 - иностранных авторов.
Личный вклад автора. Представленная диссертационная работа является логическим завершением теоретического обобщения и экспериментальных исследований, которые проведены автором с 1995 по 2003 г. в хозяйствах южной и приазовской зон Ростовской области, на кафедре земледелия и сельскохозяйственной мелиорации Донского ГАУ.
Направление исследований, разработка схем опытов и методики исследований, проведение соответствующих наблюдений и анализов, критерии оценки адаптивной технологии возделывания сахарной свеклы в нетрадиционной зоне, ее производственная проверка, выводы и предложения производству, изложенные в диссертационной работе, выполнены лично автором. Общая доля автора в научно-исследовательских работах, результаты которых вынесены на защиту, составила 85%.
При написании работы автор пользовался научными и практическими консультациями доктора сельскохозяйственных наук, профессора, почетного землеустроителя России В.М. Бабушкина, заслуженного агронома России В.Е. Фетюхина, кандидата сельскохозяйственных наук, профессора Н.И. Гринько.
Адекватность природных ресурсов исследуемого региона биологическим потребностям культуры
Для достижения экологической устойчивости производства сахарной свеклы в нетрадиционных районах и максимального использования природно-климатических ресурсов необходимо определить адаптивный потенциал культуры с позиций ее требований к агроклиматическим, почвенным, фито-санитарным, гидрологическим и другим условиям.
Попытки выявить наиболее благоприятные зоны возделывания сахарной свеклы в Ростовской области предпринимались и ранее (Храмцов Л.И., 1974), однако в этих работах ее изучали как культуру, предназначенную для кормовых целей, что не в полной мере учитывает специфику производства фабричной свеклы. Вместе с тем системный учет агроклиматических условий конкретной зоны позволит провести ее кластеризацию, выделив отдельные административные районы с идентичными для ее выращивания условиями.
Требования к теплообеспеченности, температурному и световому режимам. Интенсивность роста и развития сахарной свеклы, а также величина урожая и его качество зависят от многих факторов внешней среды, среди которых одним из важнейших является температура. При характеристике зон по показателям обеспеченности сахарной свеклы теплом использовали сумму среднесуточных температур за период ее вегетации, при этом учитывали только дни со среднесуточной температурой выше 10 С. Сахарная свекла - культура, требующая для развития довольно высокой суммы активных температур за период вегетации - около 2000С (Кирюшин В.И., 1996).
На территории Ростовской области температура воздуха определяется особенностями радиационного режима, рельефом и сезонной циркуляцией. В южной и центральной зоне Ростовской области лето устанавливается во второй половине мая, оно короткое, жаркое и сухое. Среднесуточная температура самого теплого месяца (июля) около 23С, максимальная 40С и выше. Температура на поверхности почвы может достигать 60С и более. Осень теплая и сухая. Такая погода держится до половины ноября. По многолетним данным, средняя годовая температура воздуха составляет 6,5-9,5С; средняя месячная за период вегетации сахарной свеклы (апрель - сентябрь) около 12,5-18,5С. Средняя продолжительность безморозного периода 175 дней (17 апреля - 10 октября). Сумма средних суточных температур за период активной вегетации выше +10С определяется в 3100-3700 С, что соответствует требованиям сахарной свеклы к условиям теплообеспеченности.
Между температурой окружающей среды и общим количеством тепла за период вегетации, с одной стороны, и ростом, развитием и урожаем сахарной свеклы - с другой существует взаимосвязь. Температура окружающей среды оказывает большое влияние и на накопление сахара в корнеплодах сахарной свеклы: по мере продвижения с севера на юг интенсивность фотосинтеза, а вместе с ней и накопление сахара в корнеплодах повышаются (Губанов Я.В., 1975). Однако, как показывает практика свеклосеющих регионов Северного Кавказа, сахаристость свеклы, выращенной здесь, ниже, чем в ЦЧО. Исследования, проведенные И.Ф. Бузановым (1957), показали, что в условиях юга,страны температурный режим вполне благоприятен для роста сахарной свеклы и интенсивного образования и накопления сахара в корнеплодах, но причиной их низкой сахаристости является нарушение водного режима во второй половине вегетации.
При определении сроков посева важным показателем является минимальная температура прорастания семян (около 1...2С). Чем выше температура почвы, тем быстрее появятся всходы (оптимальное ее значение составляет около 15...25С). Для появления всходов минимальный показатель несколько выше и находится в пределах 2...3С. В южной, центральной и приазовской зонах Ростовской области устойчивый переход среднесуточной температуры через 0С к положительным значениям происходит во второй, середине третьей декады марта, число дней превышающих эти пределы составляет около 250. В первой и второй декаде апреля наблюдается переход температуры воздуха через 5С, в третьей декаде апреля и первой декаде мая - через 10С, создавая тем самым благоприятные условия для посева сахарной свеклы. В мае идет быстрое нарастание, температур, и во второй, третьей декаде среднесуточная температура воздуха устойчиво переходит через 15С. В восточной, северо-восточной и северо-западной зонах эти даты наступают на 5-10 дней позже.
В связи с тем, что в Ростовской области в весенний период наблюдаются заморозки, «необходимо знать степень устойчивости к ним всходов сахарной свеклы. Начало повреждения и частичную гибель всходов регистрируют при температуре -6...-7С, гибель большинства растений - при -8С и ниже. Последние заморозки (весенние) на территории Ростовской области наблюдаются до первой декады мая, а первые (осенние) - в первых числах октября. В отдельные годы заморозки могут продолжаться до середины мая, однако всходам сахарной свеклы они вреда не наносят, так как их значения не превышают -6С, что является нижним перелом критической температуры (табл. 9). По данным И.П. Хрусталева с соавт (2002) вероятность заморозков опасных для всходов сахарной свеклы в Ростовской области составляет не более 5%.
Наиболее напряженный температурный режим для роста и развития сахарной свеклы складывается весной в последней декаде апреля, до середины мая, а также осенью - последняя декада октября и весь ноябрь, вследствие низких ее значений. В летние месяцы отрицательное влияние оказывает повышенная температура, достигающая 42 С.
Свет воздействует на растения через фотосинтез, влияя на их рост и развитие. По реакции культур на продолжительность светового дня сахарная свекла относится к группе растений длинного дня (цветет и плодоносит при про-должительности дня не менее 12 час). Однако в условиях короткого дня для Ростовской области характерны продолжительный вегетационный период и высокая интенсивность фотосинтеза, что оказывает положительное влияние на продуктивность растений в период накопления сахара в корне.
Модель первого уровня моделирования продукционного процесса сахарной свеклы
Одним из основных условий эффективности севооборотов является плодосмен. Насыщение севооборотов однородными по биологическим особенностям и условиям агротехники культурами приводит к ряду негативных последствий, связанных с ухудшением фитосанитарной обстановки; нарушением водного и пищевого режимов почвы; неравномерным распределением трудовых и энергетических ресурсов; снижением урожайности и ухудшением качества продукции.
Севооборот является строго зональным земледельческим приемом и одной из составных частей зональной системы земледелия любого региона или сельскохозяйственного предприятия. При этом соотношение культур в севооборотах и их состав зависит от многих факторов, ведущими из которых являются специализация хозяйства, почвенно-климатические условия и агро-ландшафт.
Многолетней практикой земледелия и многочисленными научными исследованиями установлена необходимость чередования культур в севооборотах. Результаты исследований по ее обоснованию нашли отражение в работах А.Т. Болотова ,(1771), И.М. Комова (1788), А.В. Советова (1867), В.Р. Вильямса (1949), В.П. Мосолова (1953), В.П. Нарциссова (1953), М.Г. Чижевского (1954), П.В. Карпенко (1964), Б.А. Доспехова (1967), КГ. Шульмейстера (1967), С.А. Воробьева (1969; 1971; 1972), А.И. Бараева (1971), А.С. Наволоцкого, В.В. Бузмакова (1972), П.Е. Прокопова (1973) Листопадова И.Н. (1984). Эксперименты и теоретические обобщения этих ведущих агрономов легли в основу концепции предшественников, предусматривающей комплексное изучение их агротехнического и энергетического потенциала, а также влияния на продуктивность сельскохозяйственных культур.
Научная реализация этой концепции предусматривает конкретизацию соответствующих теоретических предпосылок для севооборота в целом и для конкретной сельскохозяйственной культуры, проведение экспериментальных исследований, расчетов баланса гумуса и энергетических оценок.
По определению Д.Н. Прянишникова (1963), задача севооборотов состоит в том, чтобы согласовать требования культурных растений с зональными почвенными и климатическими условиями. При одинаковых почвенно-климатических условиях эффективность севооборота зависит от воздействия, которое оказывают предшествующие культуры и особенности их агротехники. Вместе с тем, по мнению А.А. Жученко (1994), существующие в хозяйствах севообороты противоречат принципам адаптивного растениеводства и адаптивно-ландшафтного земледелия, т.к. структура посевных площадей в них формировалась не на основе агроэкологического анализа, а посредством плановой экономики.Обоснованием необходимости чередования культур, а также основой для развития научных основ севооборотов служат опыты с бессменными и повтор-ными культурами.
Проведенный В.И. Лазаревым (1997) анализ продуктивности посевов сахарной свеклы показал, что ее изменение на 43,2 % обусловлено воздействием сложившихся погодных условий, на 25,8 - влиянием минеральных удобрений и на 4,1 - выращиванием этой культуры в различных полевых севооборотах.
Известно, что бессменное возделывание культур, а для некоторых культур - и повторное, сопровождается резким снижением продуктивности. Это происходит по ряду причин: поражение растений вредителями и болезнями, ухудшение питательного и водного режимов, размножение токсичной микро-флоры и целого ряда других факторов.
В многолетних опытах Л.А. Бранштейна и В.Д. Барановского (1998) насыщение севооборота сахарной свеклой вызывало снижение ее урожайности из-за утомления почвы. Но с другой стороны - это прямой путь к увеличению производства сахара и эффективности использования земли. Однако уровень концентрации свеклы должен соответствовать конкретным почвенно-климатическим и экономическим условиям. В фермерских хозяйствах, находящихся в зоне неустойчивого увлажнения на мощных малогумусных черноземах, он может составлять 33,3%. Более высокую продуктивность свеклы в этом случае обеспечивают звенья с занятым и чистым паром.
К числу факторов, не позволяющих избежать культурооборота без больших затрат, как отмечал В.И. Кирюшин (1996), следует отнести ухудшение фи-тосанитарной обстановки. В этом случае затраты увеличиваются вследствие применения пестицидов. На основании усредненных данных возможной, эколо-гически допустимой принято считать концентрацию посевов сахарной свеклы в севооборотах, равную 20-25%. Однако этот показатель может колебаться в зависимости от состава культур в них и ряда зональных условий.
Результаты многолетних исследований в центральной лесостепи правобережья Украины на оподзоленных черноземах, проведенные Н.Н. Мартыновичем (1998) в интенсивном севообороте стационара, показали, что введение третьего свекловичного поля не влияло на урожайность корнеплодов в других полях, но повышало валовой выход свекловичного сырья на 51, сахара - на 49%. Общая продуктивность севооборота за первую ротацию увеличивалась на 6%, выход основной продукции - на 4,4 т к.ед./га. Однако введение в севооборот третьего поля свеклы создало дополнительные трудности в технологии возделывания этой культуры, так как увеличило поражение растений болезнями, способствуя тем самым изреживанию посевов и, в итоге, снижению урожайности и сахаристости корнеплодов, а также заводского выхода сахара.
По данным П.В. Преснякова, И.С. Шпинькова (1969), в среднем за восемь лет урожайность корнеплодов от повторного посева на Киргизской опытной станции снизился на 6,3 т/га. Более продолжительное бессменное возделывание способствовало дальнейшему еее снижению.
В районах с недостаточным увлажнением сахарная свекла более чувствительна к повторным посевам, что связано с односторонним выносом влаги. По многолетним данным Белоцерковской опытной станции, в полутораметровом слое почвы влаги под сахарной свеклой было 189, под озимой пшеницей 231, на Веселоподолянской опытной станции - соответственно 146 и 21 мм (Греков М.А., Степаненко А.Я., 1969).
Исследования по повторному и бессменному выращиванию сахарной свеклы проводили и в условиях Ростовской области. По данным опытов, проведенных в 1966-1968 гг. Л.И. Храмцовым, при повторном посеве сахарной свеклы снижение урожайности составило в среднем 50% по сравнению с предшественником озимой пшеницей, на третий год бессменного посева - около 70%. Как отмечал автор, это происходит в силу одностороннего истощения почвы питательными веществами, распространения вредителей и болезней, повышенной засоренности посевов.
Таким образом, результаты многочисленных опытов с повторной и бессменной культурой сахарной свеклы свидетельствуют о необходимости чередования ее в севообороте. Насыщение севооборота сахарной свеклой повышает продуктивность пашни, однако это приводит к ухудшению фитосанитарной обстановки. Отсюда вытекает необходимость проведения комплексных исследований широкого спектра предшественников для сахарной свеклы в условиях Ростовской области.
Запас доступной влаги в почве в зависимости от приемов основной обработки
Запас доступной влаги в почве оказывало определяющее влияние на рост и развитие сахарной свеклы, особенно в период всходов, когда ее недостаток может привести к потере всего урожая. Это является одной из причин, сдерживающих развитие свекловодства на Дону (Гринько Н. И., Фетю-хинИ. В., 1997).
Объективный способ улучшения водного режима в земледельческих районах с недостаточным и неустойчивым естественным увлажнением -увеличение коэффициента инфильтрационной способности почв. Способность почвы впитывать и поднимать воду с некоторой глубины, а также проводить ее от одного слоя к другому и в стороны по капиллярам имеет огромное значение для жизни растений (Качинский Н.А., 1975). Не обладай почва этой способностью, много воды в ней пропало бы совершенно бесполезно. Во время засух, когда почва с поверхности совершенно не увлажнена, растения живут исключительно за счет воды, пе-редвигающейся по капиллярам, и воды пленочной.
Вода в пахотном слое весьма подвижна, ее количество и доступность в нем регулируются, в том числе, при помощи обработки почвы. Поэтому при изучении агрономического эффекта воздействия почвообрабатывающих орудий на почву особое внимание ученые уделяли выяснению их влияния на водный баланс почв (Крупейников И.А., Крупейников Л.А., 1950; Фокеев П.М., Корчагин В.А., Карандаев И.Г., 1966; Ehler W., 1985).
По данным исследователей, углубление пахотного слоя увеличивает запасы влаги в почве (Константинов П.Н., 1963; Кряжков В.Н., Жук А.Ф., Спирин А.П., 1990; Панников В.Д. с соавт., 1973). Это было отмечено еще классиками русской агрономии (Измаильский А.А., 1881; Павлов М.Г., 1937; Менделеев Т.Н., 1954).
Как показывал накопленный опыт, в степных районах страны с недостаточной обеспеченностью осадками обработка почвы безотвальными орудиями дает положительные результаты. Она лучше других приемов увеличивает влагонакопление в почве (Кирнос Г.В., 1958; Федоров Н.И., 1972; Моргун Ф.Т., 1977, 1982; Ермоленко В.П., Листопадов И.Н., 1978; Gross M.J., Boone F.R. 1987).
Исследованиями Д.Н. Пустового (1982) выявлено, что на черноземах южных при отвальной обработке почвы суммарный расход влаги был наибольшим (260,7 мм), урожай - наименьшим. Более экономно расходовалась влага из почвы при безотвальной обработке. По данным К.И. Саранина с соавт., (1989), глубокое безотвальное рыхление приводило к отводу избытка влаги из пахотного слоя, способствуя ее аккумуляции в нижних слоях и более быстрому (на пять-шесть дней) созреванию почвы весной. Особенно эффективна она на почвах с низкой водопроницаемостью (Шелнакова Л.И., Мягков А.Е. с соавт., 1976).
Исследователи считали, что чизельная обработка увеличивает запасы доступной влаги в сравнении с обработкой плугом и плоскорезом (Брежнев Д.Д. с соавт., 1980; Кивер В.Ф., Москаленко В.Ф., Сахаров В.Т., 1986; Минаков Н.А., 1990; Кильдюшкин В.М., Найденов А. С, 1992). Поданным E.B. Полуэктрва, В.П. Цветкова (1993), применение чизельной обработки позволило сократить коэффициент потерь летних осадков до 0,54-0,65 по сравнению со вспашкой. Здесь на формирование биологической массы растений было использовано от 35 до 41% осадков теплого времени года. Отсюда следует, что один из основных приемов регулирования уровня почвенной влаги в зонах с неустойчивым и недостаточным увлажнением - основная обработка почвы в осенний период.
В проведенных нами исследованиях способ обработки не оказал существенного влияния на накопление в почве запасов доступной влаги. В среднем за годы исследований в начале вегетации сахарной свеклы этот показатель в слое почвы 0-100 см при вспашке на глубину 27-30 см составил 169,8 мм, при чизелевании на ту же глубину - 171,4 мм, в конце вегетации 154,0 и 158,8 мм соответственно (табл. 23). Аналогичная ситуация наблюдалась в слое почвы 0-40 см, где запасы доступной влаги при чизелевании были незначительно ниже, чем при вспашке (прилож. 24).
В среднем за годы исследований существенную прибавку запасов доступной влаги в слоях почвы 0-40 и 0-100 см дало чизелевание на глубину 35-40 см. В период всходов сахарной свеклы в слое 0-40 см при указанной обработке она составила в среднем 12,8 мм по сравнению с осуществлявшейся на глубину 27-30 см, при глубине 30-35 см - 10, при вспашке на 27-30 см — 11,8; в слое почвы 0-100 см - 7,1, 5,1 и 8,7 мм соответственно.
Анализ влияния погодных условий 1995-1997 гг. на запасы доступной влаги в опыте свидетельствует о различной эффективности глубокой чизель-ной обработки. При меньшей сумме осадков за осенне-зимний (281-303 мм) в 1995 и 1996 гг. запасы доступной влаги перед посевом сахарной свеклы в слое 0-100 см при чизелевании на глубину 35-40 см были выше на 14,2-19,4 мм по сравнению с осуществлявшейся на глубину 27-30; при существенно большей сумме осадков в 1997 г. эта разница составила лишь 3,6 мм (при-лож. 24).
Положительный эффект обусловлен разрушением «плужной подошвы» при чизельной обработке на большую глубину, способствующим проникновению осадков в более глубокие слои почвы. Сохраняет влагу и стерня, остающаяся на поверхности почвы после безотвальной обработки (рис. 20; 21). Открытая поверхность почвы в условиях вспашки интенсивно прогревается в верхних слоях в весенне-летний период, с чем, в конечном счете, связано снижение ее влажности. Безотвальная обработка с оставлением на поверхности поля стерни и послеуборочных остатков уменьшает интенсивность воздействия солнечной радиации, сохраняя влагу в почве.
Влияние различных доз и видов удобрений на химический состав корнеплодов сахарной свеклы
Борьба с сорняками является одним из решающих факторов, обеспечивающих получение устойчивых, высоких урожаев сахарной свеклы. В концепции интегрированного (адаптивного) земледелия защита растений от сорняков представляет систему земледельческих и растениеводческих мероприятий, а также технологических приемов, снижающих засорённость полей. Все элементы этой системы должны быть взаимосвязаны, экологически и экономически обоснованы. На эффективность защиты растений влияют разные факторы: величина затрат, эффективность препаратов, почвенные и погодные условия, допустимые уровни потери урожая и снижения качества. Борьба с сорняками ведется теми методами и в тех звеньях севооборота, где их легче и дешевле уничтожить. Любые, самые высокие затраты часто уже не могут исправить ошибки, допущенные в других звеньях севооборота. Очевидно, что достичь высоких результатов в борьбе с сорняками можно только при научно обоснованном проведении всего комплекса защитных мероприятий на всех этапах выращивания сахарной свеклы,
В организации борьбы с сорной растительностью широкое распространение получили следующие методы: предупредительные, истребительные, фито-ценотические и комплексные. В свою очередь, средства, используемые для реализации этих методов, подразделяются на механические, биологические и химические. Выбор перечисленных методов и средств определяется особенностями возделываемой культуры, уровнем почвенного плодородия и агротехники. В целом состояние сорного компонента, как подсистемы агрофитоценоза, поддерживается благодаря стохастическому природному и направленному антропогенному воздействиям. Вместе с тем управление сорным компонентом на сельскохозяйственном предприятии является подсистемой экономической системы производства и требует выбора оптимальных решений. В связи с этим проблема защиты растений («менеджмент сорняков») решается с позиций системного подхода. Систему организации борьбы с сорняками можно представить в виде следующей схемы (рис. 38).
С позиций системного подхода, решение проблемы представляет собой систему, которую составляют вход, процессор и выход (Оптнер С. Л., 1969). Вход системы оптимизации борьбы с сорняками в посевах сахарной свеклы определяют зональные особенности, фитосанитарное состояние почвы и посевов, технология возделывания культуры и наличие материально-технической базы
Процессором являются два этапа оптимизации борьбы с сорняками: первый этап достаточно эффективен и не требует высоких экономических затрат для реализации; второй включает истребительные мероприятия или их комплекс, многие из которых требуют высоких экономических и энергетических затрат, они не всегда экологически безопасны.
Выходом является максимальная кумулятивная (совокупная) прибыль предприятия за длительный период.
Такой подход обеспечивает одновременно и экономическую, и экологическую эффективность управления защитой растений и не допускает хищнического получения сиюминутной прибыли, так как нарушение экологических требований в итоге приводит к снижению урожайности культур и прибыли. И наоборот, адаптивный подход к борьбе с сорняками обеспечивает устойчивый рост экономической эффективности сельскохозяйственного производства.
В предыдущих разделах диссертации в соответствии с исследуемыми элементами агротехники рассмотрены соответствующие методы и средства, являющиеся составляющими общей организации борьбы с сорной растительностью. На данном этапе необходимо изучить природу формирования засоренности, структуру сорного компонента в агрофитоценозе сахарной свеклы, конкретизировать элементы агроэкономического подхода к защите посевов. Обязательным элементом интегрированной борьбы с сорняками является применение гербицидов. Об этом свидетельствует опыт всех стран с развитым свекловодством. Сегодня, в условиях жёстких экологических и экономических требований, гербициды там применяют на 100% посевной площади этой культуры. Вместе с тем их применение, с одной стороны, не является обязательным агротехническим приемом, с другой, - при ухудшении фитосанитарной обстановки, становятся неотъемлемой частью агротехники. Все это определяет необходимость специального, достаточно глубокого изучения всех аспектов применения гербицидов в посевах сахарной свеклы.
Формирование засоренности и агроэкономический подход к защите посе-вое сахарной свеклы. Место сорного компонента в структуре агрофитоценоза определено естественными и антропогенными средообразующими законами. Популяции сорных растений практически повсеместно присутствуют в структуре агроценозов, образуя в совокупности сорный компонент со специфическим для каждого поля видовым составом и численностью отдельных видов сорняков, а также потенциальным запасом их семян и органов вегетативного размножения в почве.
Сахарная свекла, как широкорядная культура, в период от всходов до смыкания рядков обладает очень низкой конкурентной способностью к сорнякам. Качественный и количественный запас их семян в почве, а также состав сорной флоры в посевах сахарной свеклы определяются погодными и почвенными условиями, культурой земледелия, предшественниками и технологией возделывания (сроки посева, обработка почвы, виды и формы внесения минеральных и органических удобрений, способы борьбы с сорняками). В пахотном слое почвы на 1 га находятся сотни миллионов семян сорняков. В трёхсантиметровом поверхностном слое, где условия для прорастания наиболее благоприятные, весной всходит только несколько процентов всего их почвенного запаса, однако это в сотни раз больше числа семян свеклы. Проросшая свекла не может конкурировать с таким количеством одновременно прорастающих сорняков. При этом многие из них имеют преимущества по сравнению с сахарной свеклой, так как прорастают уже при температуре почвы +2С, значительно менее требовательны к другим факторам жизнеобеспечения, легче приспосабливаются к неблагоприятным условиям.
