Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Аналитический обзор состояния изученности вопроса 9
1.1 Влияние приемов обработки почвы после пропашного и стерневого предшественников на водно-физические, агрохимические свойства почвы и урожайность озимой пшеницы 9
Глава 2 Общая характеристика и агроэкологическая оценка земель равнинной зоны Республики Дагестан 29
2.1 Почвенно-климатическая характеристика 29
Глава 3 Программа, методика исследований и условия проведения опытов 36
3.1 Программа исследований 36
3.2 Методика учета и наблюдений 38
3.3 Условия проведения опытов 40
3.4 Агротехника проведения исследований 45
Глава 4 Результаты исследования 46
4.1 Влияние систем обработки почвы после кукурузы на силос на урожайность озимой пшеницы 46
4.1.1 Водно-физические свойства почвы 46
4.1.2 Питательный режим почвы 57
4.1.3 Засоренность посевов озимой пшеницы 61
4.1.4 Полевая всхожесть семян и густота стояния растений озимой пшеницы 63
4.1.5 Накопление массы корней посевами озимой пшеницы 66
4.1.6 Формирование урожайности озимой пшеницы при различных системах обработки почвы 68
4.1.7 Качество зерна озимой пшеницы в зависимости от систем 71
4.2 Влияние систем обработки на плодородие почвы и урожайность озимой пшеницы при повторном ее посеве при орошении 73
4.2.1 Динамика влажности почвы и водопотребление растений 73
4.2.2 Плотность и пористость почвы 78
4.2.3 Содержание питательных веществ в почве 81
4.2.4 Влияние систем обработки почвы на засоренность посевов озимой пшеницы 85
4.2.5 Влияние систем обработки почвы на формирование урожайности озимой пшеницы 87
Глава 5 Экономическая и энергетическая оценка изучаемых систем обработки почвы 92
5.1 Экономическая эффективность возделывания озимой пшеницы после пропашного и стерневого предшественников 92
5.2 Энергетическая оценка изучаемых предшественников и приемов обработки почвы под озимую пшеницу 94
Глава 6 Производственная проверка результатов исследования 96
6.1 Влияние систем обработки почвы на урожайность озимой пшеницы после пропашного предшественника 96
6.2 Влияние систем обработки почвы на урожайность озимой пшеницы после стерневого предшественника 100
Заключение 102
Рекомендации производству 104
Список используемых источников 105
Приложение 117
Акт внедрения в производство 138
- Влияние приемов обработки почвы после пропашного и стерневого предшественников на водно-физические, агрохимические свойства почвы и урожайность озимой пшеницы
- Водно-физические свойства почвы
- Влияние систем обработки почвы на формирование урожайности озимой пшеницы
- Влияние систем обработки почвы на урожайность озимой пшеницы после пропашного предшественника
Введение к работе
Актуальность темы исследований Здоровье человека на сегодняшний день - важнейший приоритет государства. Пищевые продукты должны не только удовлетворять физиологические потребности человека в пищевых веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные задачи. Это основные принципы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года (Распоряжение Правительства РФ от 30 июня 2012 г. № 1134-р. о плане мероприятий по реализации основ государственной политики РФ в области здорового питания населения на период до 2020 г.) и дополнение от 29.06.16 г. «Стратегия повышения качества пищевой продукции в РФ до 2030 г.» (Распоряжение Правительства РФ №1364-р от 29 июня 2016 г. №1364-р).
Недостаточное количество микро- и макронутриентов приводит к распространению таких заболеваний как сахарный диабет, болезни сердечно-сосудистой системы и в целом к понижению защитных сил организма.
Согласно Постановлению, Главного государственного санитарного врача РФ «Более 50% субъектов являются йоддефицитными, дефицит витамина С выявляется у 60-80% обследуемых людей, витаминов В1, В2, В6, фолиевой кислоты – у 40-80%, более 40% населения имеет недостаток каротина. Около 99% населения в той или иной степени испытывают дефицит белка».
В России газированные воды, соки, нектары, фруктовые напитки, минеральные воды, квас пользуются спросом белее чем у 130 млн. человек, или 90 % населения. Новые виды напитков, обладающие лечебными и функциональными свойствами, подразумевает применение высококачественной воды. Вода – самая необходимая составляющая рациона человека. По медицинским данным, взрослый человек должен потреблять 2.5 л жидкости в сутки. Появление жажды возникает, когда содержание воды в организме уменьшается всего на 1-1.5 л.
Развитие рынка пищевых добавок, привело к тому, что большинство производителей поставили на поток производство продукции с использованием синтетических красителей, ароматизаторов, эссенций, концентратов, красителей и т.д., которые пагубно влияют на организм человека в целом. Разработка новых рецептур и основ для безалкогольных напитков, сбалансированных и физиологически полноценных из натурального высокого качества сырья, безопасного и экологически чистого в настоящий период является весьма актуальной.
Актуальность научных исследований определяется выполнением их в соответствии с реализацией государственной программы «Стратегия здорового питания, повышения качества пищевой продукции в РФ до 2030 г.»
Степень разработанности темы. Теоретические и прикладные аспекты повышения качества безалкогольных напитков, плодово-ягодных экстрактов и оценки качества питьевой воды исследовали многие отечественные и зарубежные ученые: Причко Т.Г., Гугучки-на Т.И., Сосюра Е.А., Бурцев Б.В., Преснякова О.П., Домарецкий В.А., Давудова Т.И., Гусейнова Б.М., Дзюбенко В.Г., Дубяга В.П., Бирюков А.Л., Дуйсенбиева Г.М., Стальмакова В.П., Поздняковский В.М., Еремина О.Ф., Царахова Э.Н., Джабоева А.С., Исригова Т.А. (2011), Kjersti, A., Martirosyan D.M., Roberfroid, M.B. и др. Но вместе с тем рецептуры и технологии производства функциональных напитков на основе натурального сырья изучены не достаточно, в связи с этим разработка новых рецептур и основ для безалкогольных напитков, сбалансированных и физиологически полноценных из высококачественного и экологически безопасного сырья в настоящий период является весьма актуальной.
Целью исследований является разработка технологии производства функциональных плодово-ягодных напитков из натурального сырья на основе очищенной воды.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
Обосновать выбор сырья для производства функциональных напитков;
Разработать технологию производства и оценить качество сырьевых компонентов для функциональных напитков;
Исследовать новый способ очистки питьевой воды;
Провести оценку качества и безопасности питьевой и очищенной воды;
Разработать технологию производства концентрата из шелковицы;
Разработать технологии производства и рецептуры напитков функционального назначения с использованием разработанной технологии подготовки воды;
Провести оценку качества и безопасности функциональных напитков
Определить сроки хранения напитков;
Разработать и утвердить нормативно-техническую документацию (ТУ и ТИ) на новые функциональные напитки, на сырьевые компоненты и на воду питьевую бутилированную;
Рассчитать экономическую эффективность производства напитков;
Дать рекомендации производству.
Научная новизна. Впервые научно обоснована и экспериментально доказана целесообразность и эффективность использования для производства напитков и питьевой воды технологии очистки воды от мышьяка и других примесей, в основе которой лежит принцип окисления примесей, содержащихся в воде кислородом воздуха, природными окислителями и ультрафиолетом, генерируемых импульсным электрическим разрядом непосредственно в распылнном водо-воздушном потоке.
Изучен химический состав растительного и переработанного сырья (шелковица, шиповник, облепиха, курага, фейхоа), выращенного в условиях Республики Дагестан.
Выявлено и экспериментально доказаны функциональные свойства разработанных напитков.
Доказано, что предложенная технология производства напитков обеспечивает суточную потребность организма человека в витаминах (С, Е, А, -каротин, К) макро- и микроэлементах (К, Ca, Mg, Fe, Se) способствует их обогащению биологически активными веществами, в связи с чем, они могут быть использованы как функциональные.
Научная новизна подтверждена поданными заявками на изобретение на производство функционального напитка из шиповника (№ 20171112663/13от 12.04.2017 г., облепихи (№ 2017112661/13) и кураги (32017112665/13) от 12.04.2017 г. По способу производства функционального напитка из шиповника выдано решение о выдаче патента на изобретение № 2017112663/13 от 09.01.2018г.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается в возможности теоретического и практического использования полученных результатов по созданию новых рецептур, технологии производства функциональных напитков на основе плодово-ягодного сырья, по оценке качества воды, по расчету норм суточного потребления разработанных напитков, в зависимости от содержания функциональных ингредиентов, о рекомендации сроков и условий хранения напитков.
Практическая значимость заключается в том, что предложены производству технология очистки воды от мышьяка и других примесей, которая способствует повышению качества воды, а соответственно напитков и может найти применение в регионах, где стоит проблема повышенного содержания мышьяка в воде.
Рекомендованы сорта шиповника «Майский», облепихи «Гильяр», фейхоа «Супер-ба», кураги «Краснощекий», шелковицы «Белая медовая» и «Черный принц» для произ-
водства напитков функционального назначения.
Предложена технология производства концентрата из шелковицы для использования ее в качестве основы для напитков
Разработана технология производства напитков на основе очищенной воды.
Разработаны рецептуры напитков функционального назначения из местного растительного сырья РД.
Рассчитана норма потребления напитков для удовлетворения суточной нормы необходимых биологически активных веществ.
Разработаны и утверждены технологические инструкции и технические условия на производство функциональных напитков (ТИ 9185-0017-00403436-15, ТУ 9185-0011-00493600-15), на производство концентрата из шелковицы (ТИ 9185-0018-00403436, ТУ 919031-0013-00493600-15) и технические условия на воду питьевую для производства напитков и воды бутилированной (ТУ 031000-0012-00493600-15).
Методология и методы исследований. Теоретическую и методологическую основу исследований составили труды отечественных и зарубежных ученых по оценке качества плодово-ягодного сырья, питьевой воды и напитков. При проведении исследований использовались как стандартные и общепринятые методики, так и современные методики.
Методики разработки рецептур, технологии производства и оценки качества безалкогольных напитков используются в учебном процессе Дагестанского ГАУ при подготовке бакалавров и магистров по специальности 19.03.04 и 19.04.04 «Технология продукции и организация общественного питания» и 38.03.07«Товароведение».
Основные положения, выносимые на защиту:
Системный подход к выбору плодово-ягодного сырья для производства функциональных напитков;
Новые технологические решения производства функциональных плодово-ягодных напитков с использованием технологии очистки воды;
Новые виды функциональных продуктов питания, обеспечивающие суточную потребность организма человека в витаминах, минеральных веществах.
Степень достоверности и апробация работы. Достоверность результатов подтверждена расчетными данными и статистической обработкой данных трехлетних исследований, а также результатами производственного испытания в ОАО «Махачкалинский винзавод», которая подтвердила возможность производства высококачественных функциональных плодово-ягодных напитков с экономической эффективностью от 27912,8 до 34606 рублей за 1000 л напитка, при уровне рентабельности 66,3 до 136,3 %.
Основные положения диссертации выполнены в соответствии с тематическим планом НИР «Влияние экологических условий, сырья и технологий на формирование потребительских свойств, продуктов повышенной пищевой ценности. Оценка их качества и безопасности» их результаты отражены в научных отчетах и ежегодно докладывались на Ученых советах, где были одобрены и утверждены. Результаты исследований были также доложены на: Региональной научно-практической конференции (Махачкала, 2009 г.); Международной научно-практической конференции (2010г.); 13 Международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед» (2010г., получена золотая медаль); 15-м Международном салоне изобретательства, исследований и трансфера технологий IN-VENTICA (Румыния, Яссы,2010г.); П-ом и Ш-ем туре Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства РФ (Краснодар, 2011 г.); XII Межрегиональном специализированном агропромышленном форуме - выставке «Дагпродэкспо - 2014»; XIV Межрегионального специализированного агропромышленного форума-выставки «Дагпродэкспо-2016»; Международной выставке в Великобритании «Britisn Invanshion
Show» (2010 г., получены золотая и платиновая медали); участник конкурса содействия инновациям «У.М.Н.И.К.»-2010, 2012, 2013гг.. Выигран Грант Фонда Г. Махачева (2013г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 5 -в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и рекомендаций производству, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 161 страницах. Работа содержит 77 таблиц, 17 рисунков, 25 приложений. Библиографический список включает 202 наименования, в том числе 13 иностранных авторов и 4 электронных ресурса.
Влияние приемов обработки почвы после пропашного и стерневого предшественников на водно-физические, агрохимические свойства почвы и урожайность озимой пшеницы
К числу важнейших агротехнических приемов, способствующих получению высоких урожаев озимой пшеницы, относится правильная обработка почвы. Приемы обработки почвы под озимые колосовые культуры значительно различаются в зависимости от того, по какому предшественнику они высеваются. В связи с этим следует выделить для орошаемых условий три группы предшественников - озимые колосовые, пропашные и многолетние травы (З.М. Азизов, 2004; А.А. Борин, А.Э. Лощинина, 2015; В.К. Дридигер, Е.К. Кащаев, 2015).
Посевы озимых зерновых культур в сельхозпредприятиях республики занимают значительные площади, около 80 тыс. га. Это оправдано тем, что биологические особенности их вполне используют природные условия данной местности и обеспечивают довольно высокие урожаи зерна по сравнению с яровыми колосовыми культурами. Но в целом по республике урожайность озимых колосовых продолжает оставаться еще невысокой. Одной из главных причин является несвоевременная и некачественная подготовка почвы, что приводит к чрезмерно поздним срокам и низкому качеству посевных работ (П.А. Абдурагимов, С.У. Керимханов, М.Д. Увайсов, С.К. Бекбулатов, 1983; Г.Н. Гасанов, Н.Р. Магомедов, А.А. Айтемиров, 2013).
Многочисленные наблюдения показывают, что в условиях Республики Дагестан, особенно в орошаемых районах и в сухую погоду, при проведении основной обработки полей, освобождаемых из-под кукурузы, подсолнечника, образуются крупные глыбы, величиной 20-30 и более сантиметров. Это объясняется биологическими свойствами предшественников и особенностями технологии выращивания их. Они имеют глубоко идущую корневую систему, сравнительно длинный вегетационный период, относительно высокую потребность в воде, которые способствуют сильному иссушению почвы. Кроме того, в течение вегетационного периода междурядья пропашных культур обрабатываются несколько раз, что в сильной степени уплотняют почву. Глыбы образующиеся при вспашке почвы, являются основным злом и на разделку их требуются неоднократные поверхностные обработки (дискование, малование и т. д.) Н.З. Станков (1965); П.А. Абдурагимов, С.У. Керимханов, М.Д. Увайсов, С.К. Бекбулатов (1983); А.В. Алабушев, А.А. Сухарев, А.С. Попов, С.И. Камбулов, А.Я. Логвинов (2015).
В силу вышесказанных обстоятельств к подготовке почвы под озимые колосовые после пропашных предшественников необходимо подойти дифференцированно.
Система основной обработки почвы должна быть разделена для каждой почвенно-климатической зоны, с учетом почвенных условий, количества осадков, вносимых удобрений, засоренности полей и других факторов (Г.Р. Дорожко, 2004; Г.Н. Гасанов, Н.Р. Магомедов, Ж.Н. Абдуллаев, 2015; А.А. Завалин, 2014; В.К. Дридигер, 2014 и др.).
По данным В.Д. Полина, И.А. Смелковой (2015), постоянный рост цен на дизельное топливо вынуждает производителей осваивать ресурсосберегающие технологии. При возделывании сельскохозяйственных культур более 40 % энергозатрат приходится на обработку почвы, поэтому сокращение затрат направлено, в первую очередь, на это звено системы земледелия.
Согласно данным И.Б. Ревут (1969), самым плодородным является слой почвы 0-5 см. Урожайность озимой пшеницы выращенной на почве взятой со слоя 0-5 см, по его данным, оказалась выше, чем со слоя 5-10 см на 38 %. По данным автора, не менее важной задачей, решаемой с помощью обработки почвы, является рыхление пахотного слоя, которое проводится с целью создания благоприятных условий для роста растений и развития корневой системы, накопления воды атмосферных осадков, повышения плодородия почвы. Однако надо учесть, что разрыхленная почва по истечении определенного времени уплотняется под влиянием сил тяжести, высыхания и других причин.
Равновесная плотность дерново-подзолистой почвы по данным А.И. Пупонина (2000), равна 1,35-1,50 г/см3, а благоприятная для зерновых культур 1.1 - 1,3 г/см3, для пропашных - 1,0 -1,2; чернозема - 1,0 - 1,3 г/см3.
Согласно данным Г.Н. Гасанова (2008), равновесная плотность каштановой тяжелосуглинистой почвы равна 1,35 - 1,50 г/см3, легкосуглинистой почвы такого типа - 1,1 - 1,2 г/см3, а оптимальная плотность для зерновых культур составляет 1.2 - 1,3 г/см3, пропашных - 1,0 -1,1 г/см3.
Приведенные данные показывают, что показатели равновесной плотности и оптимальной ее величины для различных сельскохозяйственных культур неодинаковы, и задача обработки почвы в том, чтобы оптимизировать их применительно к конкретной культуре.
По данным А.И. Киреева (2001), Г.Р. Дорожко (1998, 2004), В.М. Пенчукова, Н.И. Зайцева, И.Н. Фролова (2012) и других исследователей, все виды обработки почвы снижают ее плотность.
Как указывают А.Н. Каштанов (1988), В.И. Кирюшин (1996, 2015), Ю.Н. Плескачев, И.В. Борисенко (2005), чем меньше воздействовать и рыхлить почву, тем лучше сохраняется и стремительнее восстанавливается ее структура. В Полтавской области (Ф.Т. Моргун, Н.К. Шикула, 1984) также было выявлено увеличение оструктуренности пахотного слоя при бесплужной обработке почв. При мелкой бесплужной обработке почвы под озимую пшеницу число агрономически значимых агрегатов (комковато-зернистая структура с размером 0,25-10 мм в диаметре) в их исследованиях повышалось перед посевом на 10-12 %. А.Н. Сухов, И.А. Беляков (2012) получили аналогичные результаты на каштановых почвах Нижнего Поволжья.
Помимо больших экономических и энергетических затрат, систематическая вспашка приводит к развитию водной и ветровой эрозии, разрушению структуры верхнего горизонта и снижению почвенного плодородия в целом (Р.С. Шакиров, М.Ш. Тагиров, 2009; В.К. Дридигер, Е.К. Кащаев, Р.С. Стукалов, Ю.И. Паньков, С.С. Войцеховская, 2015). Безотвальная обработка не приводила к переуплотнению пахотного слоя почвы, а наоборот, применение е в плодосменном севообороте на фоне органоминеральной системы удобрения способствовала снижению величины этого показателя, по сравнению с исходным на 0,13 г/см3. В то же время при рыхлении без оборота пласта наблюдалась более резкая дифференциация пахотного слоя по профилю, по сравнению со вспашкой. Верхняя часть почвы (0-10 см) в этом варианте была менее уплотнена, что, вероятно, связано с аккумуляцией пожнивно-корневых остатков и соломы, которые оказывают амортизирующее воздействие при проходе колесной техники (Ф.Т. Моргун, Н.К. Шикула, 1984; А.И. Шабаев и др., 2007).
Как указывают М.Ш. Тагиров, Р.С. Шакиров, И.Г. Гилаев (2015), на серых лесных почвах Республики Татарстан безотвальное рыхление под яровую пшеницу в системе основной обработки почвы не приводило к переуплотнению пахотного слоя почвы в целом. Использование этого приема обеспечивает увеличение накопления почвенной влаги за осенне-весенний период времени (на 10%) больше, в сравнении со вспашкой.
Важным фактором, оказывающим влияние на накопление и распределение влаги в корнеобитаемом слое, служат способы основной обработки почвы. Г.И. Баздырев (1999), Б.А. Доспехов и др. (1987), А.Ю. Стороженко (2002), P. Kundler, M. Smukalski, R. Herzog, M. Seeboldt (1985), Г.Р. Дорожко (2004), Г.Н. Гасанов, Н.Р. Магомедов, (2012) отмечают положительное влияние безотвальной обработки на увеличение влагозапасов почвы. Отвальная вспашка, наоборот приводит к иссушению почвы.
По данным А.А. Корчагина, Л.И. Ильина, Т.С. Бибика, Р.Д. Петросяна, А.А. Маркова (2015), в условиях осеннего недостатка влаги большие запасы (на 1,23 - 2,71 мм больше) собираются при безотвальных обработках почвы, по сравнению со вспашкой. Это может иметь практическое значение при подготовке почвы для озимых культур.
Урожайность озимой пшеницы по годам исследований, отмечают А.В. Алабушев, А.А. Сухарев, А.С. Попов, С.И. Камбулов, А.Я. Логвинов (2015), варьировала в значительной степени, однако данные, полученные в стационарном опыте за годы исследований, позволили выявить тенденцию к ее росту при поверхностной обработке. Несмотря на погодные условия, нивелировавшие величину этого показателя по различным способам основной обработки почвы в 2008 - 2010 гг., в среднем за годы исследований, прибавка урожая озимой пшеницы в этом варианте составила 0,48 т/га, по сравнению с отвальной обработкой.
Водно-физические свойства почвы
Одним из основных предшественников озимой пшеницы в условиях равнинной зоны Дагестана является кукуруза на силос. Основной причиной такого состояния почвы является биологические свойства этих культур и особенности технологии их возделывания. Они имеют мощную, глубоко проникающую корневую систему, длинный вегетационный период, сравнительно высокую потребность в воде, что и способствует сильному иссушению почвы. Кроме того, неоднократные обработки в течение вегетационного периода междурядий пропашных культур в сильной степени уплотняют почву. Из выше изложенного следует, что к подготовке почвы под озимые культуры после пропашных предшественников необходимо подходить дифференцированно.
Кукуруза, убираемая на силос, рано освобождает поля, что позволяет провести надлежащую подготовку почвы под озимые культуры. В период уборки на силос зеленая масса кукурузы еще довольно интенсивно расходует почвенную влагу на физиологические процессы, но в то же время затеняет поверхность поля, предотвращает потерю влаги из почвы. После уборки кукурузы на силос поверхность почвы обнажается и ввиду повышенной уплотненности ее верхних слоев, бесчисленных трещин в них и ряда других причин происходит усиленное испарение почвенной влаги.
Следует также учитывать, что стерня и после уборки кукурузы продолжает выкачивать огромное количество влаги из почвы. Поэтому крайне необходимо ликвидировать причины, вызывающие усиленную потерю влаги.
На целесообразность использования кукурузы как предшественника озимой пшеницы указывали многие ученые: Э.Д. Адиньяев, Б.Б. Басаев (1982), М.К. Залов (1960), Г.Р. Дорожко (1998), Г.Н. Гасанов (2008, 2012) и многие другие. Урожайность и качество зерна основной зерновой культуры, озимой пшеницы, занимающей важную роль в зерновом балансе республики, во многом определяется почвенно-климатическими условиями ее возделывания. На орошаемых землях Республики Дагестан производится около 75% зерна при средней урожайности около 3,0 т/га, хотя республика имеет возможности доведения ее до 4,0-4,5 т/га. Одними из основных причин низких урожаев озимой пшеницы до настоящего времени остаются нерациональные поливы, низкая агротехника, плохой семенной материал, засоленность почв равнинной зоны, некачественная обработка почвы в севооборотах без учета особенностей предшествующей культуры и т.д.
Нами в условиях Терско-Сулакской подпровинции Дагестана в 2012-2015 гг. в СПК Агрофирме им. У. Буйнакского Кизилюртовского района изучена возможность замены полупаровой системы обработки почвы поверхностной.
Водный режим почвы создается из е водного баланса (прихода и расхода), Приходная часть складывается из атмосферных осадков (дождь, снег), а расходная формируется при потере воды культурными и сорными растениями, а также физическое испарение с поверхности почвы и растения. Поэтому важной задачей в условиях влаго-энергосберегающей системы обработки почвы в богарном земледелии является формирование ее водного режима, т. е. создание оптимальных условий для максимального накопления запасов влаги и предотвращение ее непродуктивного расхода в теплый период (Ю.А. Кузыченко, В.В. Кулинцев, 2012)
В Терско-Сулакской подпровинции Дагестана основными лимитирующими урожайность озимой пшеницы факторами являются влажность почвы и обеспечение растений питательными элементами. В условиях естественного увлажнения первым из факторов является малорегулируемым, а второй - регулируемым, осуществляемым путем внесения минеральных удобрений. Улучшение пищевого режима почвы способствует более эффективному использованию влаги почвы для формирования высокого урожая культуры. Исследования показали, что поверхностная обработка почвы имеет превосходство в накоплении и сохранении влаги в почве не только ко времени посева озимой пшеницы, но и в последующие периоды вегетации растений.
Как показали исследования, в слое почвы 0-10 см при поверхностной обработке, в среднем за 2012-2014 гг., перед посевом озимой пшеницы накапливалась 14,8 мм влаги, или на 0,9 мм больше, чем при полупаровой обработке (рисунок 4, приложение 1). Разница в указанных запасах влаги во второй половине пахотного слоя составляет 2,0 мм, в слое 20-40 см - 0,6 мм, 40-60 см - 3,1 мм в пользу поверхностной обработки.
Относительно низкая влажность почвы во второй половине пахотного слоя при полупаровой обработке объясняется тем, что из всего слоя после вспашки влага теряется в результате конвекционно-диффузного испарения. А увеличению влажности почвы в слое 0-10 см при поверхностной обработке способствовало накопление влаги выпадающих осадков на границе раздела плотного (10-20 см) и рыхлого (0-10 см) слоев почвы. Благодаря этому создавались благоприятные условия для своевременного прорастания и появления всходов озимой пшеницы. Таким образом, при поверхностной обработке почвы после кукурузы на силос во все годы исследований складывались наиболее подходящие условия для роста и развития растений, обеспечивающие получение планируемых урожаев озимой пшеницы.
Одним из основных показателей, влияющих на степень воздействия обработки почвы, является ее равновесная плотность. По данным В.А. Корчагина (2001), научной основой для обоснования наименьшей обработки почвы служит определенная закономерность: для почв с большим содержанием гумуса (выше 3,5%) нет необходимости в постоянных глубоких обработках почвы. Они способны сохранять благоприятную для большого числа культурных растений плотность почвы под влиянием естественных природных факторов (Ю.А. Кузыченко, В.В. Кулинцев, 2012).
Обобщая данные многолетних исследований И.Б. Ревута (1972), а также работ в этом направлении, проведенных Г.Н. Гасановым, Н.Р. Магомедовым (2004), определено, что оптимальная плотность сложения для растений разделяется в зависимости от типа почвы, агрегатного состава и биологических групп возделываемых сельскохозяйственных культур. Оптимальная плотность сложения для зерновых культур находится в пределах 1,05-1,35 г/см3, при этом среднее значение - 1,20-1,25 г/см3.
Плотность почвы является основным физическим показателем, определяющим ее водный, воздушный и тепловой режимы, а также влияющим на интенсивность протекающих в ней биологических процессов. Она характеризуется взаимным расположением частиц и агрегатов в зависимости от структурного состава почвы. По данным В.М. Новикова (2008); Ю.А. Кузыченко, В.В. Кулинцева (2012), оптимальная плотность сложения в пахотном слое для большинства культур составляет 1,0-1,3 г/см3. Оптимальное сложение и строение пахотного слоя обеспечивающие наилучшие условия для повышения уровня плодородия почвы, должны быть различными в зависимости от зоны, механических свойств почвы и биологических особенностей указывают Г.Р. Дорожко (1998), Г.Н. Гасанов (2008), А.Н. Алабушев, А.А. Сухарев, А.С. Попов, С.И. Камбулов, А.Я. Логвинов (2015) и др.
Экспериментальное изучение равновесной и оптимальной плотности почвы для различных культур и на различных почвах проводились по инициативе И.В. Ревута и под общим руководством Агрофизического научно исследовательского института многими научно-исследовательскими учреждениями страны. Оказалось, что оптимальная плотность для различных культур неодинакова.
По мнению И.В. Ревута (1972), понятия «плотная» или «рыхлая» почва должны рассматриваться как зональные, причем следует учитывать, что показатели высокой плотности на черноземах будут значительно ниже, чем показатели рыхлого состояния подзолистых почв или серозема.
Исследования кафедры земледелия Ставропольского СХИ по определению оптимальной плотности почвы для различных зерновых культур, проведенные на каштановых почвах среднего и тяжелого механического состава в 2008-2012 гг. показали, что величина оптимальной плотности колеблется от 1,15 до 1,25 г/см3. Установлено довольно значительное отклонение оптимальной плотности в зависимости от типа почв и механического состава.
По данным Н.Р. Магомедова, А.М. Омарова, Ш.М. Мажидова (2014) при поверхностной обработке почвы создаются благоприятные условия для хорошего проведения полевых работ. Плотность сложения каштановой тяжелосуглинистой почвы верхнего (0-10 см) слоя почвы, составила при этом, пред посевом озимой пшеницы 1,08 г/см3 и перед уборкой урожая 1,33 г/см3.
Согласно исследованиям Г.Н. Гасанова, Н.Р. Магомедова, А.А. Айтемирова, В.И. Тимошенко (2009), орошаемые почвы равнинной зоны Дагестана в большинстве случаев имеют весьма плотное сложение (1,20-1,35 г/см3).
Влияние систем обработки почвы на формирование урожайности озимой пшеницы
По данным М.К. Залова (1960), Н.Ш. Кельбиева (1966), М.М. Ильясова, И.Х. Габдрахманова, А.Х. Яппарова, Н.Л. Шаронова (2013), Л. Ю. Рыжих, Г.Ф. Копосова, А.И. Липатникова, Ф.Ф. Замалиевой (2014), Г.Н. Гасанова, Н.Р. Магомедова (2004, 2012), полевая всхожесть семян озимой пшеницы зависит от многих факторов: влажности почвы, ее структурно-агрегатного состава, плодородия, качества подготовки почвы, климатических условий, качества семян и др. факторов.
Более высокая влажность почвы к посеву озимой пшеницы при полупаровой обработке позволила увеличить полевую всхожесть семян по сравнению с поливным полупаром на 5,0%, количество растений на 1 м2 - на 25 шт., продуктивных побегов - на 11,4%. Эти показатели позволили повысить биологическую урожайность зерна, несмотря на то, что по продуктивности колоса разница по вариантам была несущественной (таблица 13).
Таким образом, высокая полевая всхожесть семян озимой пшеницы наблюдалась при той обработке, которая обеспечивала благоприятное сочетание водно-физических свойств почвы с хорошей разделкой ее пахотного слоя. Как отмечали Л.З. Мосолова (1956), О.Г. Грамматикати (1955), Н.З. Станков (1965), Г.Р. Дорожко (1998), С.А Курбанов (2009), Г.Н. Гасанов, Н.Р. Магомедов (2012), С.И. Зинченко (2015), корни растений не только поглощают воду и минеральные соли из почвы и передают их надземным органам. Но и выполняют другие важные функции, в них происходят сложные химические процессы, вырабатываются органические вещества, которые используются растениями в дальнейшем для их роста и развития. Все агротехнические приемы, направленные на улучшение почвенных условий (обработка почвы, удобрения, поливы и др.), прежде всего, воздействуют на корневую систему растений и только через нее на их надземную часть.
Обработка почвы по полупаровой системе способствует наилучшему развитию растений уже в осенний период, что имеет решающее значение для успешной перезимовки озимых, а также для их дальнейшего роста, развития и формирования урожая культуры.
Проведенные исследования показали, что изучаемые системы обработки почвы оказывали значительное влияние на формирование корневой системы посевами озимой пшеницы (таблица 14).
Данные таблицы 14 показывают отзывчивость корневой системы озимой пшеницы на изменение почвенных условий. Наибольшая масса воздушно-сухих корней в расчете на 1 м2 при глубине 40 см, была отмечена на варианте полупаровой системы обработки, где она составила - 58,3 г. Этому по-видимому способствовало благоприятное сочетание водно-физических условий и пищевого режима почвы. На варианте поливного полупара этот показатель был ниже и составил 41,3 г. воздушно-сухой массы корней на 1 м2, что в 1,4 раза меньше, чем на оптимальном варианте.
Исследования показали, что основная масса корней - 78,4% на варианте полупаровой системы обработки почвы и 74,1% на варианте поливного полупара располагалась в верхнем 0-10 см слое почвы.
Нами установлено, что наиболее оптимальные условия для развития и и роста, формирования урожая, продуктивного колоса с содержанием наибольшего количества зерен в колоске, массы зерна с одного колоска и абсолютной массы зерна создаются при подготовке почвы по полупаровой системе (таблица 15).
Анализ структуры урожая озимой пшеницы показывает, что как количество растений, так и продуктивных стеблей на 1 м2 на варианте полупаровой системы было больше, чем на варианте поливного полупара. Так, в среднем за 2013-2015 гг., на варианте поливного полупара на 1 м 2 насчитывалось 325 растений, а продуктивных стеблей - 437 шт., а на варианте полупаровой системы обработки эти показатели составили, соответственно 350 растений и 487 продуктивных стеблей, или на 25 растений и 50 продуктивных стеблей больше, чем на контроле. Более продуктивным был и колос озимой пшеницы на варианте полупаровой системы. Так, в среднем за годы проведения исследований, средняя масса одного колоса и абсолютная масса зерна на оптимальном варианте составила, соответственно 1,05 и 40,4 г., а на варианте поливного полупара эти показатели были ниже и составили 1,02 и 39,2 г.
Исследования показали, что основная масса корней - 78,4 % на варианте полупаровой системы обработки почвы и 74,1 % на варианте поливного полупара располагалась в верхнем 0 -10 см слое почвы.
По данным Н.Ш. Кельбиева (1966), И.Н. Листопадова, И.М. Шапошникова (2001), Н.А. Кириллова, А.И. Волкова (2008), В.К. Дридигер, Е.А. Кащаева, Р.С. Стукалова, Ю.И. Панькова, Ю.И. Войцеховской (2015), А.В. Алабушева, А.А. Сухарева, А.С. Попова, С.И. Камбулова, А.Я. Логвинова (2015), установлено что величина урожая озимой пшеницы зависит от условий ее возделывания.
По густоте стояния растений озимой пшеницы по вариантам обработки почвы видно, что полупаровая система обработки почвы имеет значительное преимущество перед поливным полупаром. Именно на этом варианте был получен более высокий урожай зерна озимой пшеницы по годам исследований -5,11 т/га. Сравнение урожайности озимой пшеницы по вариантам опыта свидетельствует о явном преимуществе полупаровой системы перед поливным полупаром. Так, в 2013 г. прибавка урожая зерна озимой пшеницы при полупаровой системе по сравнению с поливным полупаром составила 0,50 т/га. Урожайность озимой пшеницы в 2014 и 2015 гг. была так же выше на варианте полупаровой системы, чем на варианте поливного полупара, соответственно на 0,61 и 0,44 т/га.
В среднем за 2013-2015гг., на варианте полупаровой системы полупара прибавка урожая зерна по отношению к поливному полупару составила 0,52 т/га (рисунок 9 и приложение 23).
Непосредственный учет урожая сплошным методом, прямым комбайнированием подтвердил обоснованность результатов биологической продуктивности озимой пшеницы. В среднем за 2013-2015 гг., урожайность зерна при полупаровой системе обработки почвы по сравнению с поливным полупаром увеличилась на 0,52 т/га.
Известно, что полевая всхожесть семян, интенсивность кущения озимой пшеницы, безусловно являются важными хозяйственно-биологическими показателями, отмечают Политыко П.М., С.В. Тоноян и др. (2011), Н.Г. Янковский, А.В. Алабушев и др. (2011), А.А. Завалин (2014), С.В. Железова, И.Ф. Шамбинго, А.В. Мельников, Е.В. Березовский (2014), Н.Р. Магомедов, Ж.Н. Абдуллаев, Г.Н. Гасанов (2015), И.Г. Пыхтин, А.В. Гостев, Л.Б. Нитченко, В.А. Плотников (2016). Вместе с тем, даже после дружного появления всходов и интенсивного кущения складываются неблагоприятные почвенные и климатические условия, которые значительно ухудшают качественные показатели стеблестоя, ведут к увеличению количества непродуктивных стеблей или же количества продуктивных побегов, не принимающих или мало принимающих участие в формировании урожая (подгон). Характер стеблестоя к моменту уборки, в основном, зависит от обеспеченности растений в течение всего вегетационного периода влагой, питательными веществами и другими условиями внешней среды.
Влияние систем обработки почвы на урожайность озимой пшеницы после пропашного предшественника
Наряду с исследованиями, проведенными на опытном поле ФГУП имени Кирова, работы по изучению влияния полупаровой и поверхностной систем обработки почвы на продуктивность озимой пшеницы после кукурузы на силос, мы проводили в Агрофирме им. У. Буйнакского Кизилюртовского района на площади 50 га. Почвы участка - каштановые среднесуглинистые.
Производственные опыты закладывались в трехкратной повторности, вспашка под предшествующую кукурузу на силос проводилась на глубину 20-22 см, а поверхностная обработка на 10-12 см дисковыми боронами. Различные системы обработки почвы под предшествующую кукурузу на силос оказывали значительное влияние на влажность почвы перед посевом озимой пшеницы. Так, влажность почвы на варианте поверхностной системы обработки почвы в слое почвы 0-10 см перед посевом озимой пшеницы, в среднем за 2014 -2016 годы, составила 16,8% от массы абсолютно сухой почвы, а на варианте полупаровой обработки почвы - 14,4%, или на 2,4% меньше. В слое почвы 10-20 см разница составила - 2,4% (17,8% при поверхностной системе обработки против 15,2 % при полупаровой обработке). Разница по влажности почвы в нижележащих слоях почвы несколько сглаживалась, но в целом в слое почвы 0-50 см при поверхностной системе обработки почвы она была на 1,5% выше, чем при полупаровой обработке (таблица 20).
Исследования показали, что как перед посевом озимой пшеницы, так и перед уборкой урожая при поверхностной системе обработки почвы содержалось больше питательных веществ, чем на контроле (таблица 21).
Так, в среднем за 2012-2014 гг., перед посевом озимой пшеницы при поверхностной системе обработки почвы в слое почвы 0-20 см содержалось нитратов - 39,8 мг/кг почвы, подвижного фосфора - 16,4 мг/кг и обменного калия -386 мг/кг почвы. При полупаровой системе обработки эти показатели были ниже и составили, соответственно - 35,4; 13,2 и 356 мг/кг почвы, что на 4,4; 3,2 и 30 мг/кг почвы меньше, чем при поверхностной обработке почвы.
Исследования показали, что изучаемые системы обработки почвы оказали значительное влияние и на полевую всхожесть семян. Так, в 2014 г. при поверхностной обработке почвы полевая всхожесть семян составила 72% при 55% по полупаровой системе обработки, в 2015 г. соответственно, 76% и 62%. Разница по полевой всхожести семян в пользу поверхностной системы обработки почвы составила, соответственно: в 2014 г. - 17% и в 2015 г. - 14% (таблица 22).
Количество растений озимой пшеницы на 1 м2 за годы производственного испытания при поверхностной системе обработки почвы было больше, чем при полупаровой обработке и составило: в 2014 г. - 360 шт. на 1 м2., или на 85 шт. больше, чем при полупаровой обработке, а в 2015 г. - на 1 м2 насчитывалось 380 шт., что на 70 шт. на 1 м2 больше, чем при полупаровой обработке.
Более высокие показатели полевой всхожести семян и количества растений на единице площади при поверхностной системе обработки почвы можно объяснить тем, что при этой обработке мы наблюдали значительно меньшую глыбистость почвы, имеющее место после пахоты на варианте полупаровой системы обработки. В результате посев проводился в плохо разделанную и невыровненную почву, что обусловливает изреженность всходов и неравномерность их появления.
Изучаемые системы обработки почвы оказывали большое влияние и на урожайность озимой пшеницы (таблица 23).
Результаты производственного испытания показали, что применение поверхностной системы обработки почвы после пропашного предшественника способствовало не только экономии денежных средств, при подготовке почвы под озимую пшеницу, но и обеспечивает получение более высокого урожая зерна по сравнению с полупаровой системой обработкой почвы. Так, в 2015 г. урожайность зерна на варианте поверхностной обработки составила 3,8 т/га, при 3,3 т/га на контроле (отвальная обработка), или на 0,5 т/га выше, чем на контроле. В 2016 г. разница составила 0,6 т/га (4,2 т/га, при 3,6 т/га на контроле).
Повышение урожайности озимой пшеницы при поверхностной системе обработки почвы на производственных посевах объясняется улучшением водно-воздушных и агрохимических свойств почвы на этом варианте, созданием благоприятных условий роста и развития растений и увеличением количества продуктивных стеблей на единице площади.
По нашим наблюдениям на поле, вспаханном на 20-22 см, в 2015 г. перед уборкой урожая озимой пшеницы было 280 продуктивных стеблей на 1 м2, на варианте же поверхностной обработки - 350 шт. В 2016 г. перед уборкой озимой пшеницы на 1 м2 по вспашке было 267 продуктивных стеблей, тогда как по поверхностной обработке их было 374 шт.
Нашими опытами также установлено, что при засоренности полей малолетними сорняками на варианте поверхностной системы обработки почвы в год ее проведения засоренность посевов была значительно меньше, по сравнению с засоренностью при обработке по полупаровой системе обработки. Это, по нашему мнению вызвано тем, что при полупаровой обработке при вспашке на 20-22 см вместе с почвой на поверхность выворачиваются семена однолетних сорняков, заделанные на дно борозды при прошлогодней отвальной пахоте под предшественник. Которые прошли период покоя и при наступлении благоприятных условий по влажности, на поверхности почвы дали массовые всходы. А при поверхностной системе обработки семена сорняков прошлых лет остаются на дне борозды, запаханные предыдущей отвальной вспашкой, откуда всходы их не могут пробиться на поверхность почвы, хотя они и прошли период покоя. Свежеосыпавшиеся же семена сорняков, не прошедшие в год обсеменения периода покоя, не прорастают (Г.Н. Гасанов, С.А. Курбанов, 2008).
Проросшие, частично осенью семена сорняков уничтожались поверхностными обработками, а проросшие весной остаются под хорошим стеблестоем озимой пшеницы и нормального развития не получают, а также подвергаются гербицидной обработке.