Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агроэкологические обоснования мер борьбы с сорняками в посевах кукурузы в звене севооборота в условиях левобережной Лесостепи Украины

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Вихрачев, Валентин Николаевич, Сумы

УКРАИНСКАЯ АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ НАУК

СУМСКАЯ ОБЛАСТНАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ОПЫТНАЯ СТАНЦИЯ

/ /

На правах рукописи

ВИХРА ЧЕВ ВАЛЕНТИН НИКОЛАЕВИЧ

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ МЕР БОРЬБЫ С СОРНЯКАМИ В ПОСЕВАХ КУКУРУЗЫ В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА В УСЛОВИЯХ ЛЕВОБЕРЕЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ УКРАИНЫ

06.01.01 - общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор А.К. Лысенко

Сумы - 1998

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .................................3

1. СОЧЕТАНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ МЕР УНИЧТОЖЕНИЯ СОРНЯКОВ В ПОСЕВАХ КУКУРУЗЫ В УСЛОВИЯХ ЛЕВОБЕРЕЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ УКРАИНЫ /ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ/ ....................................................6

1.1. Биологические особенности кукурузы и ее взаимоотношение

с сорняками в агрофитоценозе ............................................6

1.2. Агротехнические меры уничтожения сорных растений

в посевах кукурузы .......................................................... 15

1.3. Состояние и перспективы химического метода борьбы с сорняками в посевах кукурузы ............................................ 22

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ .............................................................................................. 26

2.1. Место и почвенные условия проведения исследований .............. 26

2.2. Погодно-климатические условия .......................................... 28

3. ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ МЕР НА ЗАСОРЕННОСТЬ ПОСЕВОВ КУКУРУЗЫ

И ПОСЛЕДУЮЩИХ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА .................. 36

4. ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ МЕР УНИЧТОЖЕНИЯ СОРНЯКОВ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ

КУКУРУЗЫ И ПОСЛЕДУЮЩИХ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА ... 52

5. ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ МЕР УНИЧТОЖЕНИЯ СОРНЯКОВ НА КАЧЕСТВО КУКУРУЗЫ

И ПОСЛЕДУЮЩИХ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА ..................72

6. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕРБИЦИДОВ ПОД КУКУРУЗУ В СЕВООБОРОТЕ ..................77

стр.

7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

АГРОТЕХНИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ МЕР УНИЧТОЖЕНИЯ

СОРНЯКОВ В ПОСЕВАХ КУКУРУЗЫ ..............................94

ВЫВОДЫ ............................................................99

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ....................................101

ПЕРЕЧЕНЬ ИСТОЧНИКОВ .............................................102

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Обоснование темы. В условиях глубокого энергетического кризиса исключительно большое значение приобретает применение не только эффективных, экологически безопасных, но и экономически обоснованных приемов уничтожения сорняков в посевах сельскохозяйственных культур, в частности, кукурузы. Если на образование 1 кг сухого вещества кукуруза потребляет 250-400 л воды, то сорняки - в 3-4 раза больше. Даже при слабой засоренности они выносят из почвы около 25 кг азота, 10 - фосфора и 30 кг/га калия. Поэтому уничтожение сорняков агротехническим и химическим способами, а также при их сочетании является необходимым условием получения высоких урожаев зерна и зеленой массы кукурузы.

При применении химического способа уничтожения сорняков весьма важно определить не только прямое действие гербицидов, но и влияние их на последующие культуры, выявить продуктивность звеньев севооборота при разных условиях произрастания растений, наличие в них и почве остаточных количеств пестицидов.

Связь работы с научно-техническими программами. Тема диссертации была основной частью государственных научно-технических программ «Зерно» и «Продовольствие-95».

Цель исследований состоит в том, чтобы в условиях высокой стоимости гербицидов и горюче-смазочных материалов разработать наиболее эффективные, экологически безопасные и экономически оправданные способы ухода за посевами кукурузы, изучить их влияние на последующие культуры севооборота.

Задача исследований:

- изучить влияние агротехнического и химического способов ухода за посевами кукурузы, а также их сочетания на видовой состав сорняков при прямом действии, озимой пшеницы и гороха - при последействии;

- изучить динамику гербицидов в различных слоях почвы, в целых растениях и початках, наличие в зерне кукурузы, гороха и озимой пшеницы;

- провести полный зоотехнический анализ растительных образцов основной и побочной продукции кукурузы, гороха и озимой пшеницы со всех вариантов полустационарного опыта;

- определить урожайность основной и побочной продукции этих культур, а на ее основе - суммарную продуктивность звеньев севооборота кукуруза на зерно - горох - озимая пшеница и кукуруза на зеленую массу - горох - озимая пшеница по сбору кормовых единиц и сырого протеина при разных условиях произрастания растений;

- провести агротехническое, экологическое и экономическое обоснование различных способов ухода за посевами кукурузы;

- разработать рекомендации по применению наиболее эффективных приемов ухода за посевами кукурузы в условиях Левобережной Украины.

Научная новизна исследований. Изучены особенности

применения

агротехнических и химических приемов уничтожения сорняков, а также их сочетания на слабовыщелоченных крупнопылеватых легкосуглинистых черноземах северной части восточной Лесостепи Украины, граничащей с Российской Федерацией. Впервые в зоне исследований изучена динамика гербицидов в почве и растениях, определено их остаточное количество в основной и побочной продукции кукурузы, гороха и озимой пшеницы, выявлена продуктивность звеньев севооборота этих культур по сбору кормовых единиц и сырого протеина при разных условиях произрастания растений на основе полного зоотехнического анализа растительных образцов с каждого варианта полустационарного опыта.

Практическая ценность работы. Разработаны оптимальные экологически безопасные и экономически оправданные способы ухода за посевами кукурузы для условий северной части восточной Лесостепи Украины, установлено их влияние на последующие культуры севооборота — горох и озимую пшеницу.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в хозяйствах Сумской области в 1988 - 1998 г.г. на площади 175, 6 тыс. га.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на методической комиссии и научно-техническом совете Сумской областной государственной сельскохозяйственной опытной станции в 1986-1990 и 1993-1995 г.г., на заседании отдела растениеводства в 1998 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 статьи в московских научных и научно-производственных журналах и одна, в сборниках научных трудов Харьковского сельскохозяйственного института и Сумского аграрного университета. Общее количество печатных работ - 10.

Декларация личного участия в выполнении работ. Автором лично обобщены литературные источники по теме диссертации, лично или с его участием проведены полевые и лабораторные исследования, лично выполнен анализ полученной научной информации.

Структура и объем работ. Диссертация состоит из общей ее характеристики, семи разделов, выводов и предложений производству, списка литературных источников (2/1 наименований).

Она включает 120 страниц, 33 таблицы, 10 рисунков, 10 фотографий.

Основные предложения, которые выносятся на защиту:

- влияние агротехнического и химического способов ухода за посевами кукурузы, их сочетания на видовой состав сорняков при прямом действии, гороха и озимой пшеницы - при их последействии.

СОЧЕТАНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ МЕР УНИЧТОЖЕНИЯ СОРНЯКОВ В ПОСЕВАХ КУКУРУЗЫ В УСЛОВИЯХ ЛЕВОБЕРЕЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ УКРАИНЫ

(обзор литературы)

1.1. Биологические особенности кукурузы и ее взаимоотношения с сорняками в агрофитоценозе

Биологическая способность кукурузы к угнетению сорной растительности в десятки раз меньше, чем у озимой пшеницы и в три раза ниже, чем у подсолнечника. Недобор урожая зерна и зеленой массы на засоренных полях составляет в среднем 25-30 %, а при высокой засоренности посевов кукурузы амброзией полынолистной - 50-60 %, бодяком полевым - 60-70 %, горчаком ползучим - 70-80 %. При наличии в посевах кукурузы перед уборкой урожая 15-29 шт/м2 сорных растений щетинника сизого и зеленого, ежовника обыкновенного, мари белой, щирицы урожайность зерна кукурузы снижается на 3-5, зеленой массы - на 40-60 ц/га. При наличии в посевах пшеницы 10-15 шт/м2 сорняков ее урожайность снижается на 44 % (B.C. Циков и др., 1977).

Приуроченность многих сорных растений к посевам сельскохозяйственных культур носит не абсолютный, а относительный характер (Р.Г. Иванова и др., 1975). Подтверждение этому служит то, что кукуруза не имеет специализированных сорняков. Однако сорная флора конкретных полевых фитоценозов характеризуется сравнительно постоянным видовым спектром, определяемым биологией и агротехникой культуры (A.M. Туликов, 1983). В посевах кукурузы обнаружено 220 видов сорных растений, принадлежащих к 35 семействам. Основную массу (53 %) составляют двудольные растения (D.E. Bayer, 1985), относящиеся к семействам астровых, капустных, бобовых, яснотковых. На долю

амарантовых и вьюнковых сорняков приходится соответственно 4 и 1 % всех видов сорных растений (A.B. Фисюнов, 1974).

Такое обилие видов сорняков в посевах кукурузы приводит к возникновению конкуренции между культурными и сорными растениями, причем ее следует ожидать там, где у организмов наблюдается сходство в потребностях. Поэтому особи, даже самых отдаленных видов, могут конкурировать между собой за общие источники существования (К. Мазер, 1964).

Борьба с сорняками в посевах кукурузы должна вестись в двух направлениях: первое - повышение конкурентной способности культурного растения; второе - снижение засоренности до такого уровня, который бы не оказывал угнетающего влияния на кукурузу.

Этот вопрос может быть разрешен в том случае, если будут учитываться агробиологические особенности культурных и сорных растений (И.С. Соколов, 1962).

Кукуруза, как представитель семейства мятликовых, имеет мочковатую корневую систему. Ее корни подразделяются на следующие типы: зародышевые (первичные), главные или придаточные (вторичные) и вспомагательные, или опорные (H.H. Кулешев, 1955).

Зародышевые корни играют основную роль в снабжении растений водой и питательными веществами в первые две-три недели жизни растений. Их роль особенно важна до образования восьми-девяти листьев (H.H. Третьяков, 1962; Д.Ф. Томашевы кий, 1973). После развития главных корней значение зародышевых снижается (В.М. Гринев, 1962).

Основной и важнейшей для жизнедеятельности культурного растения является вторичная корневая система, состоящая из пяти-десяти ярусов. Она образовывается из подземных и надземных узлов и междоузлий. Корни первых трех ярусов сначала отходят от растений в стороны на неглубоком

уровне, идя в междурядья, а затем направляются вниз (H.H. Кулешев, 1955; Д.ф. Томашевський, 1973, М.Г. Тарановская, 1959).

Глубина заделки семян кукурузы не влияет на глубину размещения первого узла корней. Так, у гибрида Буковинский-3, он находится на глубине 3-6 см от поверхности почвы (H.H. Третьяков, 1962; Д.Ш.Томашевс^кий, 1973). Эту особенность размещения подземных узловых корней нужно учитывать при проведении обработок почвы в междурядиях для уничтожения сорняков в посевах кукурузы (Н.И. Володарский, 1975), так как повреждение корневой системы отрицательно сказывается на ростке и развитии кукурузных растений (H.H. Третьяков, 1962).

На черноземе типичном малогумусном слабовыщелоченном при раскопках были обнаружены корни кукурузы на глубине 3,6 м (Д.3>. Томашевський, 1973). Однако, при достаточном количестве воды и питательных веществ рост корней в глубину снижается и основная их масса сосредотачивается в слое почвы 20 - 30 см (А.Б. Салманов, 1954; М.Г. Тарановская, 1959; В.Н. Крюков, М.Т. Ястребов, 1960; Д.Ф. Томашевс -кий, 1973; Н.И. Володарский, 1976) и распределяется в стороны от стебля на расстояние до 1 м и более (А.Б. Салманов, 1954).

В верхнем слое почвы размещают основную массу корней и сорные растения. Осот полевой закладывает наибольшую массу корней в верхнем (0 - 12 см) обрабатываемом слое почвы, пырей ползучий - на глубине до 10-15 см, а на легких почвах - до 20 см. Установлено, что многолетние корнеотпрысковые сорняки, имеющие мощную корневую систему, независимо от места их произрастания основную массу своих корней, и почек возобновления располагают непосредственно в пахотном и подпахотном слоях почвы 0-20 и 20-40 см (Ю.В. Литвиненко, 1974).

Корневые системы щетинника, осота, пырея развиты сильнее, чем корневые системы хлебных злаков. Осот розовый за вегетационный период развивает корневую систему на глубину до 2,5 м, на второй год - до 5 м и на

третий - до 7 м (1.М. Шевелев, 1936). Несмотря на поздние всходы, щетинник сизый успевает развить мощную корневую систему до 1,5 м глубиной с множеством тонких корешков. Благодаря этому он сильно иссушает почву (В. Королева, 1933).

Корневая система сорных растений обладает высокой интенсивностью развития. Уже через два месяца после появления всходов из семени корневая система вьюнка полевого углубляется в почву до 1,5 м (В.П. Иванов, 1975).

Таким образом, менее требовательные к условиям жизни сорные растений развивают мощные корневые системы, используя питательные вещества сначала верхних, а затем нижних слоев почвы. Поэтому корневая система кукурузы как более медленно развивающаяся, недополучает питательные вещества и влагу, что оказывает отрицательное влияние на ее дальнейший рост, развитие и продуктивность.

Кукуруза - высокорослое растение, что дает ей возможность ощутимо угнетать сорные растения. Но такое наблюдается не раньше, чем произойдет смыкание листьев в ее посевах. А до этих пор кукуруза развивается очень медленно и начинает интенсивно расти после появления семи листьев (Д.ф. Томашевсгтсий, 1978; Н.И. Володарский, 1975). Поэтому в начале вегетации наземная масса сорняков, затеняя растения кукурузы, снижает ее фотосинтетическую деятельность, а тем самым и урожайность.

Кукуруза требовательна к тепловому режиму почвы и воздуха на протяжении всего вегетационного периода. Установлено, что минимальная температура, необходимая для прорастания семян кукурузы, в зависимости от сорта или гибрида находится в пределах 6-10° (С.А. Котт, 1969). При температуре 6° С зародыш хотя и трогается в рост, но прорывает оболочку зерновки только при 8° С; а всходы растений появляются лишь при 10° С. Минимальная температура, которая обеспечивала бы дружные всходы, -около 10° С (Н.И. Володарский, 1975).

Минимальная температура прорастания многих сорных растений значительно ниже, чем кукурузы. Так, овсюг обыкновенный, пастушья сумка, ромашка тысячелистниковая прорастают при 2-4° С, щирица запрокинутая, сурепка обыкновенная - при 6-8° С (А.В.Фисюнов, 1974), звездчатка - при 5-7° С, редька дикая - при 5-10° С (О.Г. Михайловський, 1961).

Часть сорных растений прорастает ранней весной, в холодной почве (горчица полевая, горец шероховатый и др.), а также в начале лета. Щирица запрокинутая имеет два периода массового появления всходов: первый - при температуре ниже 20° С, а второй - при температуре ниже 22-26° С. При этом в первом случае прорастают семена, находящиеся в темноте, а во втором - на свету (О.Г. Михайловський, 1961).

Продолжительность периода посев - всходы кукурузы обусловлена преимущественно температурой почвы на глубине заделки семян. Чем выше температура почвы, тем короче этот период и наоборот (Д.С.Филев, Н.И. Логачев, 1968). При температуре почвы 7-11° С всходы кукурузы появляются через 10-12 дней (A.B. Афанасьев, 1956).

Растения, дающие всходы при низких температурах почвы, всегда слабее, часто погибают, а оставшиеся растут медленно. При 20-22° С тепла и оптимальной влажности почвы всходы появляются уже через 6-7 дней (К.Н. Кеферов, 1982).

Поэтому сорные растения, как менее нуждающиеся в повышенных температурах, быстрее вынесут на поверхность свои вегетативные органы, а от сроков всходов культурных и сорных растений во многом зависит их конкурентоспособность (Н.Е. Воробьев, 1980; В.Г. Гаркушка, 1980). Так, конкурентоспособность сорняков при позднем появлении их всходов снижается и в большинстве случаев сорные растения, появившиеся через 30 дней и позже после всходов кукурузы, практически не снижают ее урожайность (Н.Е. Воробьев, 1980).

Уровень температуры почвы и воздуха определяет появление всходов, сроки наступления фенологических фаз, формирование, налив и созревание зерна кукурузы. Но температурный фактор не подвержен такой прямой конкуренции между кукурузой и сорняками, как свет, влага, питательные вещества. Однако, сорные растения в сравнении с культурными ввиду своей большей пластичности и многообразного представительства разных видов лучше приспосабливаются к температурным изменениям. Но такие сорняки, как паслен черный, ежовник обыкновенный, щирица белая тоже требовательны к теплу и при пониженном температурном режиме будут страдать в развитии в равной мере с кукурузой. Редька дикая, ярутка полевая, ромашка непахучая, пастушья сумка, как менее требовательные к теплу, в таких условиях продолжат свое развитие.

Световой режим оказывает боль