Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агробиологические основы формирования урожаев сахарной свеклы на Южном Урале

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Гридасов, Сергей Иванович, Оренбург

ОРЕНБУРГСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

АГРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЕВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ НА ЮЖНОМ УРАЛЕ 06.01.09 - растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

На правах рукописи

УДК : 633.63 : [63 : 57 + 631.5 (470.56)

ГРИДАСОВ СЕРГЕИ ИВАНОВИЧ

Научный руководитель - кандидат сельскохозяйственных наук А. С .Мушинский

Оренбург-1998

СОДЕРЖАНИЕ стр. ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................................4

2. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА

2.1. Биологические особенности роста и развития сахарной свеклы................8

2.2. Густота стояния растений и урожайность сахарной свеклы.....................13

2.3. Режим минерального питания и продуктивность сахарной

свеклы..........................................................................................................17

3. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Почвенно-климатические и погодные условия.........................................23

3.2. Методика исследований.............................................................................27

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО АГРОБИОЛОГИЧЕСКИМ ОСНОВАМ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЕВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

4.1. Фенологические наблюдения за ростом и развитием растений сахарной свеклы.........................................................................................35

4.2. Динамика нарастания массы листьев сахарной свеклы в зависимости от густоты стояния растений и уровня минерального

питания........................................................................................................40

4.3. Динамика нарастания листовой поверхности сахарной свеклы

в зависимости от густоты стояния растений и уровня минерального питания................................................................................................45

4.4. Фотосинтетические показатели посевов сахарной свеклы.......................48

4.5. Динамика нарастания массы корнеплодов сахарной свеклы в зависимости от густоты стояния растений и уровня минерального питания................................................................................................62

4.6. Динамика накопления сахара в сахарной свекле в зависимости от густоты стояния растений и уровня минерального питания....................66

4.7. Водный баланс активной зоны почвы и режим орошения сахарной свеклы..........................................................................................................71

4.8. Коэффициент водопотребления сахарной свеклы....................................73

4.9. Химический состав и питательная ценность сахарной свеклы................76

4.10. Продуктивность сахарной свеклы и качество урожая............................79

4.10.1. Урожайность корнеплодов сахарной свеклы в зависимости от густоты стояния растений, уровня минерального питания

и междурядья.........................................................................................79

4.10.2. Содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы в зависимости от густоты стояния растений, уровня минерального питания и междурядья...............................................................................85

4.11. Экономическая оценка изучаемых факторов при возделывании сахарной свеклы на сахар и корм скоту...................................................97

4.12. Экологические аспекты при технологических процессах возделывания сахарной свеклы........................................................................106

ВЫВОДЫ..........................................................................................................108

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ...............................................................110

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...........................................111

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................................................126

ВВЕДЕНИЕ

Сахарная свекла - единственная сельскохозяйственная культура в нашей стране, дающая сырье для производства сахара. Его содержание в корнеплодах составляет 16... 18%. Большое значение в качестве кормовых добавок в животноводстве имеют побочные продукты переработки сахарной свеклы - жом и патока.

Введение корнеплодов кормовой и сахарной свеклы в рационы дойных коров повышает молочную продуктивность на 10,3%, поедаемость кормов - на 10... 11, переваримость органических веществ - на 5...8, использование азота на -3...5%.

Ценный дополнительный источник корма - листья свеклы. В них содержится 15... 16% протеина, больше чем у злаков магния, натрия, железа и цинка.

Питательных веществ в урожае сахарной свеклы, полученном с гектара (учитывая корни и ботву), в три - пять раз больше, чем в среднем урожае большинства зерновых культур. В частности, только в отходах свеклы - в ботве и жоме - питательных веществ столько, сколько их в урожае овса и ячменя. Так, при урожае сахарной свеклы 500 ц/га можно получить не менее 200 ц ботвы, что составляет свыше 3000 кормовых единиц, и около 250 ц жома, т.е. около 2000 единиц, а всего свыше 5000 кормовых единиц, что равноценно урожаю 50 центнеров овса.

В Оренбургской области развитие свекловичного производства проходило резкими скачками, начиная с сороковых годов. Максимальная площадь посевов сахарной свеклы на сахар достигала 6,46 тыс. гектаров (1960 г.), на корм скоту -51,7 тыс. га (1962 г.), (Справочник свекловода, 1964). В настоящее время площадь сахарной свеклы на корм скоту составляет около 400 гектаров. Причина резкого снижения посевов свеклы - это слабая экономическая заинтересованность хозяйств вследствие высокой трудоемкости, с применением ручного труда, относительно низкой урожайности и отсутствия местного сахарного завода.

Согласно принятой Правительством Российской Федерации программы «Сахар», постановлением Правительства от 1 марта 1997 года № 235 принято решение построить и ввести к 1 сентября 1999 года в действие сахарный завод в г. Кувандыке.

Выполняя программу «Сахар» Оренбургский НИИСХ провел исследования (номер государственной регистрации 01.960.010120) с целью обеспечения сахарного завода сырьем.

Актуальность работы.

Исследования были обусловлены необходимостью разработки научно -обоснованной, адаптированной к условиям степной зоны Южного Урала технологии производства сахарной свеклы с минимальными затратами труда, средств и энергии для обеспечения дешевым сырьем сахарный завод.

Цель исследования.

Основная цель исследования заключалась в разработке экологически безопасной технологии возделывания сахарной свеклы, обеспечивающей высокий урожай, путем максимального удовлетворения биологических требований культуры в условиях Южного Урала.

Задачи исследований:

- изучить биологические особенности сахарной свеклы в условиях Южного Урала и удовлетворить их требования путем определения чистой продуктивности фотосинтеза, КПД ФАР, суточного водопотребления, водного баланса при различных сочетаниях густоты стояния растений, водного и пищевого режимов почв;

- установить оптимальную густоту стояния растений, обеспечивающую максимальный урожай корнеплодов сахарной свеклы при междурядьях 45 и 70 см;

- изучить действия расчетных норм минеральных удобрений под планируемый урожай корнеплодов (40, 60 и 80 т/га) на его количество и качество;

- изучить взаимодействия густоты стояния растений и уровня минерального питания на урожай корнеплодов и сахаристость;

- определить экономическую эффективность выращивания сахарной свеклы;

- дать экологическое обоснование и оценку результатов исследований.

Научная новизна.

Впервые в условиях Южного Урала изучено влияния густоты стояния растений, уровня минерального питания и ширины междурядья в условиях орошения на чистую продуктивность фотосинтеза, КПД ФАР, средне - суточное водопотребление и продуктивность, сахаристость сахарной свеклы.

Результаты исследований могут служить основой для разработки технологий при программировании урожаев сахарной свеклы на орошаемых землях.

Практическая ценность работы.

Результаты исследований имеют важное теоретическое и практическое значение в решении проблемы создания сырьевой базы для сахарного завода и кормовой базы для животноводства на орошаемых землях Южного Урала. Разработанная технология возделывания сахарной свеклы обеспечивает получение 60...70 т с 1 га корнеплодов с сахаристостью 17... 18%, существенно снижает трудовые и энергетические затраты, а также себестоимость продукции.

Рациональное сочетание питательного и водного режимов почвы дают возможность хозяйствам с различным ресурсным обеспечением выбирать приемлемый уровень урожайности, обеспечивают высокую эффективность выращивания сахарной свеклы.

Рекомендуемая технология прошла производственную проверку в АО им. Чкалова и АО «Самородово», управления сельского хозяйства г. Оренбурга, в ОПХ «Урожайное», ОНИИСХ и АО «Красносакмарское» Кувандыкского района.

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены и положительно оценены на заседа-

нии Ученого Совета НПО «Южный Урал» в 1995, 1996, 1997 и 1998 годах, на научно - практической конференции «Проблемы устойчивого развития сельскохозяйственного производства», проводимой в г. Оренбурге Российской академией сельскохозяйственных наук в 1997 году, на расширенном заседании отдела мелиорации НПО «Южный Урал» в 1998 году.

По материалам диссертации опубликовано 5 научных статьи.

Положения выносимые на защиту.

- Рациональное системное применение минеральных удобрений, определение фотосинтетической деятельности и использование ФАР сахарной свеклой в зависимости от густоты стояния растений при орошении.

- Продуктивность, сахаристость и биоэнергетическая эффективность возделывания сахарной свеклы на орошении под влиянием уровня питания и густоты стояния растений.

2. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА

2.1. Биологические особенности роста и развития сахарной свеклы По утверждению профессора Н.И.Орловского (1961) - «Только познав биологические особенности растительного организма и закономерности его взаимоотношений с условиями внешней среды, можно находить правильные пути управления жизненными процессами растения с целью повышения его продуктивности».

Сахарная свекла принадлежит к семейству маревых, имеющих двухлетний цикл развития. В первый год своей жизни она образует мощную прикорневую розетку листьев и утолщенный корень (корнеплод) богатый сахаром, который используется для фабричных целей - получения сахара - важнейшего продукта питания человека.

Рост сахарной свеклы в первый год жизни можно разделить на три этапа (продолжительность каждого около 50 дней). На первом этапе (май - июнь) растения формируют ассимиляционный аппарат и корневую систему, при этом рост корнеплода отстает от роста листьев. На втором этапе (июль - август) наблюдается усиленное разрастание надземной части растений и корнеплодов. Для третьего этапа ( август - октябрь) характерен замедленный прирост листьев, интенсивное накопление сахара и увеличение массы корнеплодов (И.М.Ни-кульников, 1984, В.И. Остатков и др., 1987, В.Ф. Зубенко и др., 1998 ).

Различают также восемь фаз роста и развития растения: прорастание, вилочка, 1-я пара настоящих листьев, 2...3-я пары листьев, 4...5-я пары листьев, смыкание листьев в рядках, смыкание листьев в междурядьях и наступление технической спелости.

Семена сахарной свеклы (без околоплодника) значительно мелкие, масса 1000 зерен равна 4 граммам, требуют для прорастания 150...170% влаги. Как установлено исследованиями ВНИИСС, минимальная температура прорастания семян 3...4°С, оптимальная 25...30°С. Всходы появляются на 11...13 день после посева при температуре почвы 11.. .13°С, при температуре почвы 15...] 6°С - на

9 - й и при 18...20°С - на 6...7 - й день.

Через 8... 10 дней после появления всходов развивается 1-я пара настоящих листьев, которая значительно крупнее семядольных и лучше снабжает органическими веществами развивающиеся ростки. Период жизни растений от всходов до 1-ой пары настоящих листьев называется фазой «вилочки». Вслед за первой образуются 2-я, 3-я, 4-я и 5-я пары листьев (каждая пара появляется в среднем через 5 дней), а затем листья растут по одному, появляясь через 1,5...2,5 дня. На головке корня листья располагаются по спирали, обычно на пять кругов приходится 13 листьев. Общая площадь листовой поверхности растений в августе может достигать 50...60 тыс. м2/га. Продолжительность жизни каждого листа колеблется от 25 до 75 дней. Наиболее долговечны листья второго десятка. Отмирают листья неравномерно, наиболее интенсивно в конце вегетации, что приводит иногда к размыканию рядков.

Главный корень, боковые корешки и корневые волоски распространяются в почве до 2,5 м в глубину и до 1 м в радиусе. Уже в фазе развитой «вилочки» главный корень имеет длину до 30 см, через месяц после появления всходов -

до 60 и к концу вегетации - до 200...250 см. Боковые корешки отходят вдоль

к п

корня в тоже направлении, что и семядоли. Заметное утолщение корня начинается с появлением 3...4 пар настоящих листьев. В это время происходит линька корня - отмирание и сбрасывание первичной коры, мешающей дальнейшему утолщению.

Главный корень (корнеплод) сахарной свеклы имеет удлиненную конусообразную форму. В нем различают: головку - верхнюю часть, от которой отходят листья; шейку - ш большую часть между головкой и листом ответвления боковых корешков и, собственно корень-часть, на которой расположены боковые корешки. Во время роста корнеплода он отодвигает землю во все стороны от центра, производя механическую работу.

Сахарная свекла - по мнению Г.В.Коренева и др., (1983), А.П.Коломиец и др., (1989), Н.И.Булавина и др., (1990), довольно требовательна к условиям

произрастания и чутко реагирует на их изменение.

Для образования высокого урожая сахарная свекла требует много питательных веществ, тепла, влаги и света. Лучшими для сахарной свеклы являются почвы хорошо оструктуренные, поддерживающие оптимальную плотность в течение всей вегетации, с нейтральной реакцией, обладающие высокой влаго-емкостью и воздухопроницаемостью, богатые перегноем и доступными формами питательных веществ.

По многолетним данным научно - исследовательских учреждений Киргизии, Казахстана, Украины, при бессменном посеве сахарной свеклы наблюдается снижение урожая на 11...20 т/га даже на удобренных делянках (В.П.Коваль-чук и др., 1984, А.П.Коломиец, 1987, Абугалиев и др., 1987).

Обычно считается, что посевы сахарной свеклы можно возвращать на то же место через 2...3 года, а в условиях инфицированных почв через 4...5 лет (А.П.Коломиец и др., 1980... 1986, Рекомендации МСХ Киргизии, 1984, И.В. Кузнецова, 1987).

В Болгарии и Венгрии сахарную свеклу в 3...4 польных севооборотах чередуют с яровыми и озимыми зерновыми, картофелем и кукурузой (И.А.Гав-ва, 1978, Технические культуры, 1986).

Корнеплоды свеклы отличаются интенсивным поступлением воды в вегетативные органы и высокой транспирацией. Вегетативные органы у свеклы сильно развиты и слабо защищены от испарения воды. Эти особенности и обусловили высокие требования к водообеспеченности (М.Н.Багров, И.П.Кружи-лин, 1980).

Сахарная свекла - культура влаголюбивая, высокие урожаи корнеплодов (500 ц с 1 га и более) получаются на почвах, хорошо обеспеченных влагой в течение вегетационного периода (на поймах или при орошении). Хорошо удается на различных почвах: черноземах, окультуренных дерново-подзолистых и серых лесных суглинках с нейтральной реакцией. Не любит кислые почвы и мирится со слабым засолением. Возделывается во всех зонах страны (П.П.Вавилов,

1986).

Свекла требовательна к влажности почвы, но потребность эта неодинакова в различные периоды вегетации. Повышенную потребность во влаге она проявляет в период нарастания листовой поверхности и интенсивного роста корнеплодов (в июле - августе). Укоренившиеся растения свеклы могут переносить временную засуху. В конце вегетации (в сентябре), когда идет накопление сухого вещества, Сахаров в корнеплодах, высокие уровни влажности почвы и азотного питания являются не только не желательными, но и вредными (В.Т. Кра-сочкин, 1960).

Свекла нуждается в процессе формирования урожая в следующих условиях: в теплой и влажной погоде в мае, относительно прохладной в июне и июле, когда увеличивается масса корней; в ясной и сухой в августе, когда идет накопление сахара в корне, и наконец, в солнечной и прохладной - в октябре (Д.Н. Прянишников, 1963).

Многолетними исследованиями сотрудников Волгоградского СХИ (М.Н. Багров, 1965, М.Н.Багров, И.П.Кружилин, 1980, В.А.Плешаков, 1981, И.П.Кру-жилин, 1982) и ВНИИОЗа (М.С.Филимонов, 1983, М.С.Филимонов, В.Ф. Мамин, 1983) установлено, что при поливах дождеванием для формирования высоких урожаев полевых культур на средне тяжелосуглинистых светло-каштановых почвах необходимо поддерживать предполивную влажность активного слоя (0,6...0,8 м) в пределах 70...80% НВ.

Оптимальная глубина увлажнения почвы вегетационными поливами, по многолетним наблюдениям УНИИОЗа, при глубоком залегании грунтовых вод составляет 0,7...1,0 метр (В.А.Писаренко, Е.М.Горбенко, Д.Р.Иокич, 1988).

По данным многих авторов, сахарная свекла является одним из наиболее солестойких культурных растений и может служить биологическим средством для рассоления почвы (В.Т.Красочкин, I960, Н.Г.Потеха, 1974, В.Н.Киреев, и др. 1975, Н.А.Шевцов, А.М.Фомичев, 1980).

По данным НИИ орошаемого земледелия, если весь комплекс факторов

среднего прироста урожайности на почвах Придунайской низменности принять за 100%, то приход�