Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 6
Влияние предшественников яровой пшеницы на основные показатели плодородия почвы, фитосанитарное состояние посевов, урожайность и качество зерна 6
Глава 2 Условия и методика проведения исследований 31
2.1. Почвенно-климатические особенности зоны проведения исследований 31
2.2.Метеоусловия за годы проведения исследований 33
2.3. Методика наблюдений и исследований 40
2.4. Особенности агротехники в опыте 42
Глава 3 Результаты исследований 44
3.1. Водный режим почвы 44
3.2. Агрофизические свойства почвы 49
3.3. Питательный режим почвы 53
3.4. Биологическая активность почвы 57
3.5. Устойчивость почвы к дефляции 59
Глава 4 Фитосанитарное состояние посевов яровой твер дой пшеницы 6\
4.1. Засоренность посевов 61
4.2. Корневая гниль 65
Глава 5 Рост и развитие яровой твердой пшеницы 67
5.1. Густота стояния растений 68
5.2. Морфологический и структурный анализы растений 69
Глава 6 Урожайность, продуктивность и качество зерна яровой твердой пшеницы 72
6.1. Урожайность 72
6.2. Продуктивность 79
6.3. Качество зерна 82
Глава 7 Экономическая и энергетическая оценка возделывания твердой пшеницы в зависимости от вида предшественников 84
Глава 8 Агроэкологическая обстановка вблизи газохими ческого комплекса 88
Выводы 92
Предложения производству. 96
Список литературы
- Влияние предшественников яровой пшеницы на основные показатели плодородия почвы, фитосанитарное состояние посевов, урожайность и качество зерна
- Особенности агротехники в опыте
- Питательный режим почвы
- Морфологический и структурный анализы растений
Введение к работе
Яровая твердая пшеница в Оренбуржье самая ценная и наиболее востребованная культура. Однако, несмотря на длительное возделывание в области, некоторые ее биологические и агротехнические особенности до сих пор недостаточно изучены и освещены. В значительной степени это относится и к ее предшественникам, так как из-за поражения твердой пшеницы болезнями и вредителями она в зернопаропропашных и зернопаровых севооборотах должна согласно рекомендациям занимать всего одно поле: в озимосеющих районах -после озимых, в других - после черного пара. Но как показывают наши длительные исследования такое положение не совсем научно - обоснованно и требует дальнейшей экспериментальной проверки и проработки. В первую очередь это диктуется повышенным спросом на твердую пшеницу, а также в связи с организацией фермерских (крестьянских) хозяйств, в которых она возделывает-ся в севооборотах с короткой ротацией и в хозяйствах с узкой специализацией.
Поэтому изучение других культур в качестве предшественников твердой пшеницы, на наш взгляд, является своевременным и актуальным.
Решению данной задачи и посвящена наша работа, которая проводилась по единой методике на базе многолетнего стационарного опыта по севооборотам ОПХ им. Куйбышева и вблизи Оренбургского газохимического комплекса СХП «Радуга».
Работа велась в соответствии с государственной научной программой: «Разработать модели систем плодородия, адаптированные к различным агро-ландшафтам и агроэкологическим группам земель, обеспечивающие получение устойчивых урожаев и сохранение плодородия почвы», координируемой РАСХН (номер государственной регистрации 01.960.0.101 22).
Цель исследования - повышение урожайности и качества зерна яровой твердой пшеницы.
4 Задачи исследования:
изучить влияние предшественников яровой твердой пшеницы на основные показатели плодородия почвы (водный и питательный режимы почвы, ее агрофизические свойства, биологическую активность, устойчивость к дефляции и фитосанитарное состояние посевов);
установить роль предшественников в повышении урожайности яровой твердой пшеницы, качества зерна и продуктивности звеньев севооборотов;
выявить агроэкономическую и энергетическую эффективность и агро-экологическую ситуацию вблизи газохимического комплекса.
Научная новизна. Впервые на черноземах южных Оренбургского Пре-дуралья установлена эффективность возделывания яровой твердой пшеницы по черному, сидеральному и почвозащитному парам и непаровым предшественникам в длительном стационарном опыте ОПХ им. Куйбышева и вблизи Оренбургского газохимического комплекса. Даны агроэкономическая, энергетическая и экологическая оценки звеньям севооборотов.
Практическая значимость. Полученные результаты исследования позволят сохранить и повысить плодородие почвы, продуктивность пашни, урожайность яровой твердой пшеницы и качество продукции.
Реализация результатов исследований
На основании проведенных исследований и производственной проверки в ОПХ им. Куйбышева Оренбургского НИИСХ и СХП «Радуга» Переволоцкого района, экономический эффект от внедрения сидерального и почвозащитного паров составил с 1 га 1020 и 450 руб. соответственно. Общая площадь внедрения - 400 га.
Основные положения, выносимые на защиту:
влияние различных предшественников на агрофизические свойства почвы, водный и питательный режимы почвы, фитосанитарное состояние посевов, эрозионную устойчивость и ее биологическую активность;
урожайность яровой твердой пшеницы и ее качество, продуктивность предшественников и в целом звеньев севооборотов;
- агроэкономическая, энергетическая эффективность звеньев севооборотов и их экологическая оценка вблизи Оренбургского газохимического комплекса.
Апробация работы.
Основные положения работы докладывались на международных конференциях, посвященных 50-летию начала освоения целинных и залежных земель (Оренбург, 2004) и 50-летию РГП «НПЦ зернового хозяйства им. А.И. Бараева» (Шортанды, 2006), на семинарах - «День поля», методических комиссиях и заседаниях ученого совета Оренбургского НИИСХ (2002-2006 гг.).
Публикация результатов исследований. Наиболее значимые положения диссертации опубликованы в 6 научных статьях.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству, списка литературы и 30 приложений. Работа изложена на 146 страницах компьютерного текста, включающих 30 таблиц и 1 рисунок. Список использованной литературы содержит 181 наименование, в том числе 8 на иностранных языках.
Влияние предшественников яровой пшеницы на основные показатели плодородия почвы, фитосанитарное состояние посевов, урожайность и качество зерна
В засушливых условиях Оренбуржья во многие годы из всех элементов плодородия почвы лимитирующим фактором в получении высокого урожая является почвенная влага. Поэтому накопление, сохранение и рациональное ее использование является основным требованием ко всем агротехническим приемам.
Большую роль в накоплении влаги в почве играют предшественники, среди которых, по многочисленным исследованиям, на первое место выделяют чистый пар (В.Ф. Аникович, 1973; С.Я. Кушнир, 1973; А.И. Бараев, 1978; И.В. Кузнецов, 1980; Н.В. Шрамко, Н.А. Вольская, 1981; В.А. Корчагин, 1985; А.Г. Крючков, С.Я. Кушнир, 1987; В.И. Кирюшин, 1990).
Однако при использовании чистых паров под озимые и яровую пшеницу, водный режим почвы во многие годы складывается неодинаково под этими культурами.
В условиях центральной зоны Оренбуржья по данным Н.А. Максютова. В.М. Жданова, В.М. Косинского (1991). наиболее благоприятен водный режим складывается, в чистом пару под озимые. При посеве по этому предшественнику озимых культур обеспечиваются.наилучшие условия их.роста и развития, достигается высокая эффективность использования почвенной влаги и защиты почвы от эрозии.
При отведении же чистого пара под посев яровой пшеницы наблюдается низкая усвояемость осадков второго осенне-зимнего периода парования, вследствие чего нерационально используется дефицитная влага и усиливается эрозия почвы в результате смыва верхнего плодородного слоя талыми водами и ливнями. Так, за 23 месяца парования усваивается паровым полем осадков только 12% (Н.А. Максютов, 1996). Поэтому чистые пары по накоплению влаги в большинстве лет не имеют весной перед посевом пшеницы преимуществ перед непаровыми предшественниками. Об этом убедительно говорят данные по урожайности твердой и мягкой пшеницы на ГСУ (Н.А. Максютов, 1996). За многие годы она была практически одинакова по черному пару и кукурузе на силос.
С другой стороны исследованиями научных учреждений Северного Казахстана установлено, что весной, перед посевом на парах содержатся значительно большие запасы влаги в почве, чем на непаровых полях. Это преимущество паров особенно ярко проявляется в крайне засушливые годы (А.И. Бараев. 1968).
Такое противоречие в отношении роли чистого пара в накоплении влаги можно, по-видимому, объяснить различными почвенно-климатическими условиями и неодинаковыми технологиями обработки почвы.
Так для засушливых условий Оренбуржья, В.Ф. Абаимов (1985) отмечает, что осенью после черного пара в метровом слое почвы сохранилось 102 мм продуктивной влаги, после кукурузы - 25,3 мм, после гороха - 28,7 мм, а после пшеницы 11,3 мм. Подобные же результаты получены в исследованиях А.А. Мишанова (1975), Э.С. Зарембо (1986).
К такому заключению пришли и другие авторы, которые отмечают, что после непаровых предшественников осенью могут быть различные запасы влаги в почве, однако, к весне они в большинстве случаев выравниваются (П.И. Хлебов, Э.Ф. Госсен и др. (1974); В.Ф. Аникович, М.М. Надточий и др. (1985)).
Перед уходом пашни в зиму влажность метрового слоя в пару значительно выше, чем по непаровым предшественникам, но весной перед посевом в большинстве лет он не имеет преимущества во влажности перед ними. По данным исследований, в среднем за 7 лет, влажность метрового слоя почвы весной перед посевом ранних яровых культур по черному пару составили 21,7%. а после кулисы -21,1% (Н.А. Максютов, 1987). В ряде исследований в условиях сухостепной зоны отмечена низкая эффективность чистого пара при использовании его под посев ряда сельскохозяйственных культур, такие как яровой ячмень (П.И. Хлебов, Э.Ф. Госсен, Н.В. Шрамко, и др. 1974), кукуруза (Н.А. Максютов, 1974) и другие. То есть не совсем правильно утверждение о том, что чистый пар является лучшим предшественников для всех сельскохозяйственных культур.
К основным недостаткам чистого пара в первую очередь относят низкий процент усвоения атмосферных осадков. Из 450-500 мм осадков, выпадающих на поверхность поля за 21 месяц парования, в почве к моменту посева яровой пшеницы сохраняется 110-112 мм, т.е. усваивается всего лишь 24%. Большие потери влаги во вторую зим} парования происходят не только из-за сдувания снега с поверхности поля, но и от перенасыщенности влагой верхнего слоя почвы: чем больше ее в почве осенью, тем меньше талых вод впитывается весной. Эти две причины в основном и обуславливают большие потери влаги за вторую зиму парования (М.И. Кельдибеков, 1986).
По данным П.И. Кузнецова (1986) в Курганской области запасы продуктивной влаги после парозанимающих культур были низки - от 40 до 66 мм. За счет осадков летнего и осенне-зимне-весеннего периода за годы исследований удавалось создать к моменту посева яровой пшеницы неплохие запасы влаги. Если на чистых парах перед посевом яровой пшеницы было в среднем 155 мм влаги, то после пара, занятого кормовыми культурами - 143 мм.
3 условиях Оренбургской области использование на зеленое удобрение летних посевов гороха, рапса, вики в паровом поле зернопаровых севооборотоЕ позволяет более рационально использовать осадки второго осенне-зимнего периода парования (В.М. Косинский, 1994).
Особенности агротехники в опыте
В засушливых условиях Оренбуржья основной задачей агротехнических приемов является накопление, сохранение и рациональное использование влаги в почве, так как во многие годы из всех факторов плодородия она находится в минимуме.
Особое место в решении этой задачи отводится чистому пару, который является самым эффективным приемом в борьбе с засухой.
При размещении по чистому пару яровой пшеницы, по многочисленным исследованиям, первый осенне-зимний период парования не играет большую роль в накоплении влаги, поэтому во многих засушливых регионах, в том числе и восточной зоне Оренбургской области вместо черного пара под эту культуру применяют ранний.
Однако, в условиях центральной зоны, этот вопрос недостаточно изучен, поэтому в наших исследованиях мы используем черный пар. Кроме того, он необходим, так как нами изучаются занятые пары, которые требуют проведения основной обработки с осени.
В связи с этим, после уборки предшественника (ячмень) под черный, почвозащитный и сидеральныи пары проводилась культурная вспашка на гл. 25-27 см. Весной, перед посевом ранних яровых культур (начало парования), запасы продуктивной влаги в почве (табл. 3.1.1 и приложение 1) были одинаковыми.
К летнему посеву суданской травы количество влаги по всем слоям почвы в черном и почвозащитном парах по отношению к весенним запасам не изменилось, тогда, как в сидеральном пару оно снизилось по причине использования ее на формирование урожая сидеральной культуры.
Следует также отметить, что все осадки за этот период в черном и почвозащитном парах были потеряны за счет физического испарения, в тоже время в сидеральном пару они производительно использовались растениями.
Перед уборкой зерновых культур запасы продуктивной влаги существенно снизились и в почвозащитном пару, так как они расходовались суданской травой.
Заметное снижение количества влаги отмечается также в черном и сидеральном парах, но уже в результате физической ее потери на испарение.
За весенне-летний период (начало парования - уборка зерновых) в черном пару потери влаги в слое 0-150 см почвы составили 37,1 мм, почвозащитном - 145, 8 и сидеральном - 105,6 мм.
Однако в среднем за 3 года за этот период в черном пару были потеряны 167,0 мм осадков, в почвозащитном и сидеральном парах часть их использовалась на формирование урожайности зеленой массы суданской травы и злаково-бобовой смеси, которая за эти годы составила соответственно.
Перед уходом пашни в зиму, запасы продуктивной влаги в почве на всех видах пара заметно пополнились и составили в слое 0-150 см в черном пару 297,4 мм, почвозащитном - 193,4 и сидеральном - 204,5 мм. В этот же период в пахотном и метровом слоях почвы черного пара количество влаги составило соответственно 76,4 и 207,4 мм, что равняется примерно 100% величине наименьшей полевой влагоемкости.
Большую роль в накоплении весенних запасов влаги в почве, особенно в сухую осень, играют зимние осадки. Поэтому накопление снега в зимний период является важным агротехническим приемом в повьппении урожайности сельскохозяйственных культур. Одним из них в чистых парах является посев кулис. В нашем опыте в качестве кулис высевался подсолнечник.
Как показали исследования (табл. 3.1.2), кулисы во все годы в черном пару имели заметное преимущество, как в накоплении снега, так и запасов воды в нем. В среднем за 2002-2004 годы оно составило, соответственно, по накоплению снега на 11-12 см и запасов воды - на 43,5 мм и 47,2 мм, в сравнении с почвозащитным и сидеральным парами, где кулис не было.
Однако, несмотря на такое преимущество черного пара по накоплению кулисами снега и влаги в нем, к посеву яровой твердой пшеницы запасы продуктивной по всем ее предшественникам выравниваются (табл. 3.1.3 и приложение 3). Такое явление, в первую очередь, объясняется перенасыщенностью почвы влагой, особенно пахотного слоя, перед уходом пашни в зиму, приближающейся к 100% наименьшей полевой влагоемкости. При таком ее состоянии резко ухудшается водопроницаемость, влага скапливается в период снеготаяния в верхнем горизонте и интенсивно испаряется как с водной поверхности. При наличии же склона она стекает, то есть наблюдаются процессы водной эрозии.
Питательный режим почвы
Основным фактором плодородия почвы в засушливых условиях Оренбуржья является содержание в ней основных питательных веществ: азота, фосфора и калия.
На количество этих подвижных макроэлементов заметное влияние оказывают предшественники яровой твердой пшеницы, особое место среди них отводится паровому полю.
За весенне-летний период парования, в результате интенсивной обработки почвы, и как следствие, минерализации гумуса, в черном пару (табл. 3.3.1) накапливается избыточное количество нитратного азота.
Если перед началом парования в пахотном слое 0-30 см его имелось 3,4 мг, то к концу оно достигло, в среднем за 3 года - 13,3 мг на 100 г почвы или увеличилось почти в 4 раза. Особенно количество нитратного азота увеличивается в засушливый период парования (приложение 7).
Такое значительное увеличение объясняется высокой температурой почвы, в которой при наличии влаги происходят интенсивные микробиологические процессы, с выделением большого количества нитратного азота.
Во влажном 2003 году, за вегетационный период яровой твердой пшеницы выпало 229 мм осадков, что превысило норму на 48%, а температура воздуха оказалась, наоборот, ниже на 1,3 С. В этой обстановке биологические процессы в почве были замедленны, что сказалось на содержании нитратов, количество которых составило в начале парования 2,1 мг и в конце - 4,3 мг на 100 г почвы.
Совсем иначе динамика нитратного азота за период парования наблюдается в почвозащитном и сидеральном парах. К концу парования содержание этого элемента в пахотном слое почвы в них не только не увеличивается, а даже резко снижается по причине использования нитратов на формирование урожая суданской травы и сидеральной культуры.
Что касается изменения менее подвижных питательных веществ, фосфора и калия, то оно было незначительным. В черном пару во все годы исследования количество подвижного фосфора несколько увеличилось к концу парования, тогда как содержание обменного калия оставалось практически без изменений. В почвозащитном и сидеральном парах, часть их, как и нитратов, использовалась на формирование урожая, поэтому в конце парования этих элементов заметно уменьшилось.
Несмотря на то, что за весенне-летний период в черном пару накапливается избыточное количество нитратного азота, а в почвозащитном и сидеральном парах, наоборот, уменьшается, к посеву твердой пшеницы содержание его было одинаковым и не зависело от вида пара (табл.3.3.2).
Потери нитратного азота в черном пару объясняются в основном несколькими причинами: вымыванием его в нижние горизонты, глубже одного метра, и недоступного для корневой системы яровой пшеницы, в результате процесса денитрификации, когда он переходит в неусвояемую форму.
Другая часть нитратного азота теряется во время снеготаяния, который вместе с почвой сносится с поля в результате водной эрозии.
В то же время, в почвозащитном и сидеральном парах количество его увеличивается к посеву, за счет разложения органического вещества, поступившего с пожнивно-корневыми остатками и зеленой массы сидеральной культуры.
После озимой ржи, перед посевом нитратов меньше, по причине высокой ее урожайности и большого их выноса. К уборке твердой пшеницы содержание нитратов заметно уменьшается за счет использования его растениями на формирование урожая.
Аналогичная картина наблюдается, в зависимости от вида пара и срока определения, по подвижному фосфору и обменному калию.
Перед посевом твердой пшеницы количество питательных веществ после непаровых предшественников было примерно одинаковым и на уровне паровых. Такая же картина отмечена по их содержанию после уборки твердой пшеницы.
Наблюдения за содержанием основных подвижных питательных веществ в пахотном слое почвы на черноземах южных в СХП "Радуга" показали, что количество нитратного азота после посева твердой пшеницы как в 2004, так и в 2005 году было несколько больше по паровым предшественникам (табл. 3.3.3).
К уборке содержание нитратов в почве за эти годы заметно по всем предшественникам твердой пшеницы снижается (табл. 3.3.4).
Морфологический и структурный анализы растений
Урожайность твердой пшеницы по черному и почвозащитному парам была ниже, чем по сидеральному пару и гороху и практически одинаковой.
Самая низкая урожайность твердой пшеницы получена после кукурузы на силос, мягкой и твердой пшеницы, соответственно, 0,61, 0,56 т и 0,63 т с 1 га. Такое снижение урожайности по этим предшественникам оказалось существенным в сравнении с предшественниками - сидеральный пар и горох.
Вегетационный период 2003 года был благоприятным для роста, развития и формирования урожая твердой пшеницы. За этот период выпало 229 мм осадков или на 48% выше нормы.
В условиях 2003 года влияние предшественников на урожайность твердой пшеницы было более существенным (приложение 13).
Максимальная урожайность ее получена по сидеральному пару, она составила 1,83 т с 1 га или на 0,24 т выше, чем на контрольном варианте. Но наиболее существенное превышение ее отмечено в сравнении с зерновыми предшественниками - мягкой и твердой пшеницы, соответственно на 0,45 и 0,56 т с 1га(НСР-0,40тс1га).
Такое преимущество в урожайности твердой пшеницы по сидеральному пару можно в первую очередь объяснить обогащением почвы питательными веществами, особенно биологическим азотом. Это положение подтверждается урожайностью твердой пшеницы после гороха, который также обогащает почву этим элементом.
Остальные предшественники твердой пшеницы: пар черный, почвозащитный, озимая рожь по черному пару и кукурузы на силос оказались равноценными.
Вегетационный период 2004 года характеризовался дефицитом осадков в мае (12 мм) и. августе (15 мм).
Обильные осадки в третьей декаде июня (62 мм) и в июле (98 мм) не оказали решающего влияния на формирование урожая твердой пшеницы, этому способствовала и установившаяся сухая и жаркая погода в августе, что неблагоприятно отразилось на наливе зерна.
Одной из причин низкой урожайности твердой пшеницы явилась засоренность ее посевов малолетними сорняками. Обильные осадки в июне и июле спровоцировали массовую их вспышку, поэтому изреженные посевы твердой пшеницы обладали слабой конкурентной способностью.
Самая низкая урожайность твердой пшеницы получена после озимой ржи по черному пару - 0,36 т с 1 га. Такое явление нами объясняется высокой урожайностью озимой ржи предыдущего года (4,10 т с 1 га) и большим выносом питательных веществ, в первую очередь азота. Это положение подтверждается данными отдела, которые получены в этом же опыте, но по удобренному фону, где урожайность твердой пшеницы составила - 0,85 т с 1 га.
В условиях 2004 года наиболее высокая урожайность твердой пшеницы отмечена, как и в остальные годы, по сидеральному пару. Урожайность ее по гороху была на уровне урожайности по зерновым предшественникам. Основной причиной этому является засоренность его малолетними сорняками. Следует отметить, что горох очень слабо подавляет сорняки, особенно в конце вегетации, когда они выходят из нижнего яруса, снижая урожай и затрудняя его уборку.
Урожайность твердой пшеницы по черному и почвозащитному парам и после кукурузы на силос была практически одинаковой, соответственно 0,77 т, 0,76 и 0,72 т на 1 га (приложение 14).
В среднем за 3 года, лучшими предшественниками твердой пшеницы оказались пар сидеральный и горох, урожайность которых составила 1,24 и 1,13 т на 1 га. Пар черный и почвозащитный как предшественники равноценны.
Предшественники - мягкая и твердая пшеница - по своему влиянию на урожайность твердой пшеницы занимают последнее место среди остальных и она практически одинакова, 0,86 и 0,83 т с 1 га соответственно.
Кукуруза на силос и озимая рожь по черному пару при возделывании по ним твердой пшеницы формируют одинаковую ее урожайность, 0,98 и 0,90 т на 1 га.
На основании полученных данных можно сделать следующие выводы: - из паровых предшественников твердой пшеницы, пар сидеральный, за счет обогащения почвы биомассой, оказался более эффективным; - среди непаровых предшественников горох по своему влиянию на уро жайность твердой пшеницы в результате биологических его особенностей за нимает первое место; - озимая рожь по черному пару резко снижает урожайность твердой пшеницы, в связи с высокой ее урожайностью и большим выносом питатель ных веществ; - основными причинами более низкой урожайности твердой пшеницы при повторном ее посеве и после мягкой пшеницы являются засоренность, по-раженность корневой гнилью и затухание биологических процессов; - невысокая урожайность твердой пшеницы по черному пару объясняется дисбалансом питательных веществ и более высокой засоренностью посевов малолетними сорняками в отдельные годы.
Похожие диссертации на Агротехническая, энерго-экономическая и экологическая оценка предшественников яровой твердой пшеницы на черноземах южных Оренбургского Предуралья
