Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность производства зерна озимой ржи на радиоактивно загрязненных почвах юго-запада Центрального региона России

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Эффективность производства зерна озимой ржи на радиоактивно загрязненных почвах юго-запада Центрального региона России"

На правах рукопиа

0050121оо

¿ло-'

БЕЛОУС Игорь Николаевич

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ РЖИ НА РАДИОАКТИВНО ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВАХ ЮГО-ЗАПАДА ЦЕНТРАЛЬНОГО РЕГИОНА РОССИИ

Специальность: 06,01,01 — пбшрр чрмш»ттйл

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

12 [4 др гт

Брянск 2012

005012188

Работа выполнена на кафедре растениеводства и общего земледелия ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» и ГНУ «Новозыбковская сельскохозяйственная, опытная станция Всероссийского научно-исследовательского института люпина» в 2006-2010 гг.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Малявко Галина Петровна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Косьянчук Виктор Порфирьевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Лобков Василий Тихонович

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный

аграрный университет им. императора Петра I»

Защита состоится 22 марта 2012 г. в 14-00 часов на заседании диссер-

----*------------- —----------тт Т^Л ЛЛГ Л1___АГРЛ1Г ПГТЛ ..Г"___________ _______ . .

гсщнипшаи д ¿.¿.\i.v\ij.\ji при ^а ¡люз «орянская 1 осударственная

сельскохозяйственная академия» по адресу: 243365 Брянская область, Выго-ничский район, с. Кокино, ул. Советская 2а, корпус 4, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянской государственной сельскохозяйственной академии

Автореферат разослан 20 февраля 2012 г. и размещен на официальном сайте Минобрнауки РФ: mon.gov.ru.

Просим принять участие в работе совета или выслать свой отзыв в 2-х экземплярах, заверенных гербовой печатью.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор с.-х. наук, профессор

А.В. Дронов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Решение продовольственной проблемы в Российской Федерации зависит в первую очередь от уровня развития зернового хозяйства, определяющего во многом экономическую стабильность и продовольственную безопасность страны. В условиях юго-запада Центрального региона России озимая рожь - наиболее распространенная зерновая культура. Её высокая адаптационная способность, стабильность получения урожая зерна и зеленой массы, агротехническая значимость как хорошего предшественника в сочетании с традиционным использованием ржаного хлеба в питании, а зерна в кормопроизводстве, получении крахмала, спирта, солода и других продуктов ставят озимую рожь в ряд важнейших сельскохозяйственных культур (Сысуев, 2008; 2010; Малявко, Белоус, Шаповалов, 2010). Среди зерновых она предъявляет самые низкие требования к плодородию почвы, внесению удобрений, гербицидов, пестицидов, т.е. позволяет получать экологически чистое и дешевое зерно. Однако урожайность и особенно качество зерна - один из главных приоритетов в условиях радиоактивного загрязнения почв вследствие глобальной техногенной катастрофы - аварии на Чернобыльской АЭС, пока остаются низкими и определяют необходимость пересмотра технологических основ возделывания озимой ржи.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось научное обоснование технологий возделывания озимой ржи, обеспечивающих стабильную урожайность и высокое качество зерна в условиях радиоактивного загрязнения дерново-подзолистых песчаных почв юго-запада Центрального региона России.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:

1. Изучить фитосакитарксе состояние агроценозов при различных технологиях возделывания озимой ржи;

2. Установить оптимальный уровень интенсификации технологии, обеспечивающий стабильность урожая зерна озимой ржи;

3. Определить влияние изучаемых технологий на основные показатели качества зерна озимой ржи;

4. Выявить степень влияния уровня интенсификации технологии на получение продукции, соответствующей санитарно-гигиеническим нормам в условиях техногенного загрязнения почв;

5. Дать оценку технологий возделывания озимой ржи по энерго - и ре-сурсосберегаемости;

6. Рассчитать основные параметры экономической эффективности технологий возделывания озимой ржи;

7. На основе системного подхода обосновать рекомендации производству по возделыванию озимой ржи на загрязненных 137Сб дерново-подзолистых песчаных почвах юго-запада Центрального региона России.

Научная новизна. Впервые в условиях юго-запада Центрального региона России при возделывании озимой ржи в плодосменном севообороте на дерново-подзолистых песчаных почвах изучено видовое разнообразие, изменение количества и биомассы сегетальной флоры в агрофитоценозе. Рассчитан вынос

биогенных элементов в зависимости от- численности и биомассы сорного компонента. Статистически обоснованы количественные взаимосвязи динамики урожайности озимой ржи с фитосанитарным состоянием посева.

По результатам комплексных исследований, проведенных на техногенно загрязненных почвах, выявлены оптимальные технологии возделывания озимой ржи, позволяющие повысить продуктивность, качество урожая и снизить накопление радионуклидов в основной продукции.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Засоренность агрофитоценозов в зависимости от технологии;

2. Влияние технологий возделывания на урожайность и качество зерна озимой ржи;

3. Сравнительная оценка технологий возделывания озимой ржи по поступлению радиоцезия в основную продукцию;

4. Энергетическая и экономическая эффективность технологий возделывания озимой ржи с разным уровнем применения средств химизации.

Практическая значимость работы заключается в рекомендациях сельскохозяйственным предприятиям с разной обеспеченностью финансовыми средствами и агрохимическими ресурсами. При возделывании озимой ржи на дерново-подзолистых песчаных почвах в плодосменном севообороте использовать альтернативную 1, 2 и умеренную 1 технологии, что позволяет повысить урожайность, качество, снизить поступление 137С& в основную продукцию и получать экологически чистое зерно при минимальных энергозатратах.

Личный вклад автора состоит в разработке программы и выборе методов, адекватных поставленным задачам, в организации, постановке полевых опытов и лабораторных исследований, анализе и обобщении экспериментальных данных, подготовке научных публикаций, оформлении диссертации.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку в экспериментальном хозяйстве Новозыбковской СОС ВНИИ люпина и опытном хозяйстве «Волна революции» в 2009-2010 гг.

Апробация работы и публикации результатов исследований. Основные результаты исследований были доложены на УП Международной конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2010); Научных чтениях, посвященных выдающимся ученым - академику Николаю Ивановичу Вавилову и селекционеру Константину Ивановичу Сав-вичеву (Брянск, 2010); Международной научно-практической конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК на территориях загрязненных радионуклидами» (Брянск, 2011); Международной научно-практической конференции «25 лет после чернобыльской катастрофы. Преодоление её последствий в рамках Союзного государства» (Гомель, 2011). Диссертационная работа обсуждена и одобрена на расширенном заседании кафедры растениеводства и общего земледелия Брянской ГСХА.

По материалам диссертационной работы опубликовано 9 научных статей, в том числе 4 - в журналах рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 160 страницах компьютерного текста, включает 19 таблиц, 9 рисунков, 24 приложения. Состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, выводов, предложений производству, списка литературы содержащего 221 наименование, в том числе 17 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Обзор научной литературы

Аналитический обзор литературных источников раскрывает значение, состояние и перспективы возделывания озимой ржи. Отражены современные методы оценки эффективности технологии и возможности производства нормативно чистой продукции в условиях техногенного загрязнения территории. Их анализ свидетельствует о том, что в настоящее время в недостаточной степени изучена эффективность производства экологически безопасного зерна на дерново-подзолистых песчаных почвах загрязненных 137Сз, что определило цель и задачи наших исследований, результаты которых изложены в данной работе.

Условия, объект и методы проведения исследований

Исследования по теме диссертации проводили в условиях Брянской области, расположенной на юго-западе Центрального региона России, в многолетнем стационарном полевом опыте Новозыбковской сельскохозяйственной опытной станции ВНИИ люпина.

Климат - умеренно-континентальный с теплым летом, умеренно холодной зимой. Среднегодовая сумма осадков составляет 530-650 мм, тип водного режима периодически промывной. Продолжительность периода вегетации (в пределах среднесуточных температур +5°С и выше) составляет 176-193 дня, сумма температур за это время - 2450-2750°С. Агрометеорологические условия вегетационного периода в годы проведения исследований складывались следующим образом: в 2006 г. характеризовались нормальным увлажнением и температурным режимом (ГТК - 1,4), в 2007 г. были контрастными (ГТК за май - 0,3; июнь - 1,4; июль - 2,8), в 2008, 2010 гг. отмечались острозасушливые явления (ГТК < 0,8), в 2009 г. наблюдалось избыточное увлажнение (ГТК > 1,7), что позволило достаточно объективно оценить влияние технологий на урожайность и качество зерна озимой ржи.

Почва опытного участка - дерново-подзолистая, рыхлопесчаная, сформированная на дрезнеаллювиальной супеси, подстилаемой связным песком. Мощность гумусового горизонта составляет 20-22 см. Исходные показатели агрохимической характеристики почвы пахотного слоя следующие: содержание органического вещества 2,4-2,5%; рНКа - 6,7-6,9; гидролитическая кислотность (по Каппену-Гильковицу) - 0,58-0,73 мг-зкв/100 г почвы; сумма поглощенных оснований - 7,18-16,88 мг-экв/100 г почвы; содержание подвижного Р205 и обменного К20 (по Кирсанову) соответственно 38,5-51,0 и 6,911,7 мг на 100 г почвы. Плотность загрязнения почвы 137Сз колебалась в пределах 526-666 кБк/м2.

Опыт развернут в плодосменном севообороте со следующим чередованием культур: картофель - овес - люпин на зеленый корм - озимая рожь. Севооборот заложен в 1993 году, с 2009 года началась пятая ротация.

Объект исследований - сорт озимой ржи Пуховчанка. Включен в Госреестр по Центральному (3) региону с 1985 года.

В эксперименте применялся системный подход к исследованиям. В качестве единственного различия выступал не отдельный агроприем, а завершенная технология. Сравнивали и объективно оценивали 10 технологий возделывания озимой ржи, отличающиеся между собой уровнем интенсификации (табл. 1).

Таблица 1 - Схема полевого опыта (2006-2010 гг.)

Технология

Культура экстенсив- биологизи- альтернативная умеренная переходная интенсивная

ная рованная 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2

Картофель Навоз 80 т/га Навоз 40 т/га + МйРзоКю ^РзоК*, КиоРюКно КщРиКот

Овес ч о - МнРмКя, ^вРгоКзд Г^ноРаоКкп

Люпин & я о « - Р20К40 Р20К» РадКвд РбоК.20

Озимая рожь - КиРадК«, Н7оРэоК$о МщРюКв) ЭДгюРадКво

За севооборот Навоз 80 т/га Навоз 40 т/га+ Г^зооРюоКг» ИгооРмоКз« N40(^20(^480 НяоРзсюКй,

Примечание: 1 - без применения химических средств защиты растений;

2-е применением пестицидов.

В качестве органического удобрения использовали подстилочный навоз крупного рогатого скота с удельной активностью шСз в среднем 890 Бк/кг, химический состав навоза следующий (%): влага в среднем 77,2; азота - 0,53; фосфора - 0,25; калия - 0,57. Из минеральных удобрений применяли: аммиачную селитру (34,4% Г4), суперфосфат двойной гранулированный (45,4% Р205); калий хлористый (55,8% К20). Всю расчетную дозу фосфорных удобрений вносили в предпосевную культивацию почвы. Азотные и калийные удобрения

ППи|#(киапм гтглЯил- "М—V... -ь ХГ. и' . ТТЛ ПЛ^ЙПО о ллагтп Л- М У папаттттоа пл

--------' ' /и' ЧЧ1 ' 1 'зи М*^ I 1 IVЛ} - шл/^ппи. ии-

зобновление вегетации; КТ140К120 К30К30 до посева с осени + N70X90 - весеннее возобновление вегетации + N40 - выход в трубку; М2юКш —* N30X30 до посева с осени + N^,50 - Еесеннее возобновление вегетации + N90 - выход в трубку.

Система защиты растений озимой ржи предусматривала применение следующих пестицидов: фундазол 50% с.п. - 0,6 кг/га осенью в фазу кущения; кампозан М - 4 л/га и байлетон 25% с.п. - 0,6 кг/га в фазу выход в трубку - колошение; децис 25% к.э. - 0,3 л/га - в фазу цветения.

Повторность вариантов опыта четырехкратная, посевная площадь делянки 90 м , учетная - 70 м2. Расположение делянок систематическое.

Агротехника возделывания озимой ржи в опытах соответствовала общепринятой для юго-запада Центрального региона России. Уборку урожая проводили поделяночно зерноуборочным комбайном «Сампо-500» методом прямого комбайнирования.

Полевые и лабораторно-аналитические исследования выполняли в соответствии с общепринятыми методиками (Доспехов, 1985; Методика НИИСХ Центральных районов Нечерноземной зоны, 1982; Программа и методика исследований в Географической сети полевых опытов по комплексному применению средств химизации в земледелии, 1990; Практикум по агрохимии, 2001). Учет засоренности проводили количественно-весовым методом (Фисюнов, 1984).

Биохимический состав зерна определялся с применением следующих методов: общий азот - фотометрический индофенольный, сырой белок - пересчетом по коэффициенту 5,7, крахмал - с ашроповым реактивом, жир - по обезжиренному остатку, нитраты - ионометрически. Макро- и микроэлементарный химический анализ зерна выполнен во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья имени Н.М. Федоровского (ВИМС) масс-спектральным (ICP-MS) и атомно-эмиссионным с индуктивно связанной плазмой (ICP -AES) методами на спектрометре Elan-6100.

Содержание радионуклида 137Cs - на гаммаспектрометре «Гамма - 1С».

Математическую обработку экспериментальных данных осуществляли методами дисперсионного, корреляционно-регрессионного анализов по Б.А. Доспехову (1985).

Экономическая эффективность технологий возделывания озимой ржи рассчитана по методике Всероссийского НИИ экономики сельского хозяйства на основе типовых технологических карт. Энергетическая оценка выполнена по методическим разработкам ВИУА.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Фитосанитарный мониторинг посевов озимой ржи в зависимости от технологии возделывания

Сорные растения наносят большой ущерб в земледелии. Они оказывают прямой и косвенный вред, количественное и качественное отрицательное

TtniTiillUA EJ-л -.¡ о i"; 111, -ч, - . - »„ ГТ .. ---..... -' .......... _ ___,.

~.....- . / ■ —; ..v. v— ^--- ■■—> jс iiv*in 1 ил^i-ivy, ii¡.4'tiOc зем-

леделие ежегодно itpatrr до to9 млн. тонн зерна, а убыток от сорняков составляет 20,9 млрд. долларов. Ущерб от сорняков превосходит общие потери от вредных насекомых, болезней и градобития вместе взятых. В последние годы на счет засоренности относят до 40% всех потерь, причиняемых вредными организмами (Даулетов, Калмыков, 2009).

В результате проведенных нами исследований установлено, что численность и масса сорных растений зависели от погодных условий вегетационного периода и технологии возделывания. Это связано с различиями экологических условий, а также с разными требованиями отдельных видов сорняков к основным факторам жизни, изменением конкуренции между культурными растениями и сорными.

В фитоценозе озимой ржи преобладали сегетальные виды: яровые поздние - куриное просо (Echinochloa crusgalli), щетинник сизый (Seiaria viridis), щирица запрокинутая (Amaranlhus retroflexus), яровые ранние - горец вьюнковый (Polygonum convolvulus). Засоренность многолетними сорняками была представлена корневищными - пырей ползучий (Agropyrum repens), корнеотпрысковыми -осот полевой или желшй (Sonchus arvaisis), вьюнок полевой (Convolvulus аг-vensis). В среднем за годы исследований численность сорных растений варьировала от 21,5 до 50,0 шт/м2 (рис. 1). В структуре сорного компонента доминировали малолетние сорняки, на долю которых приходилось 93,03 - 97,86%.

Рис. i. Засоренность посевов озимой ржи в зависимости от технологии возделывания, шт/м2 (среднее за 2006-2009 гг.)

Наименьшей конкурентной способностью по отношению к сорному компоненту отличались растения озимой ржи выращиваемые по экстенсивной технологии, где отмечено максимальное их количество - 50,0 шт/м". На биологи-зированной технологии создавались лучшие условия для роста и развития озимой пжи, что способствовало снижению сорной популяции ка 9,0%.

Повышение уровня интенсификации технологии изменяло потенциальную засоренность, а значит, и вредоносность сорняков, которая по альтернативной технологии снизилась на 17,7-44,0%, переходной и интенсивной на 38,0-57,0 и 34,6-53,0% соответственно по сравнению с контролем. На данных технологиях также были обнаружены погибшие растения сорняков, невыдер-жавшие конкуренции со стороны растений озимой ржи.

Воздушно-сухая масса сорняков варьировала от 11,5 до 25,0 г/и' (рис. 2). Максимальный показатель 25,0 г/м отмечен при экстенсивной технологии. Повышение уровня интенсификации технологии сопровождалось снижением биомассы сорняков. Это обусловлено биологическими факторами, то есть способностью культурных растений подавлять сорняки, главным об-оазом малолетние, многие из них находились в сильно угнетенном состоянии, что непосредственно отразилось на урожайности озимой ржи.

Корреляционный анализ свидетельствует, что засоренность посева оказывает прямое отрицательное действие на урожайность озимой ржи. Выявлена высокая отрицательная зависимость урожайности от количества и биомас-

Рис. 2. Воздушно-сухая масса сорных растений в зависимости от технологии возделывания озимой ржи, г/м2 (среднее за 2006-2009 гг.)

Сорные растения потребляют из почвы большое количество питательных веществ, ухудшая условия питания культурных растений. Максимальное отчуждение макроэлементов 20,26 кг/га с сухой массой сорняков отмечено по экстенсивной технологии. Повышение уровня интенсификации технологии обеспечило снижение выноса К'РК сорными растениями с гектара посева на 13,8-62,9% по сравнению с контролем. Следовательно, факторы интенсификации современного земледелия значительно улучшают агроэкологические условия роста и развития растений озимой ржи, и являются реальным способом управления фитосанитарным состоянием агрофитоценоза.

Урожайность озимой ржи при разных технологиях возделывания

В результате проведенных нами исследований установлено, что урожайность зерна озимой ржи зависела от ГТК вегетационного периода и уровня интенсификации технологии (табл. 2). В оптимальном 2006 году она изменялась от 0,69 т/га (экстенсивная технология) до 2,92 т/га (умеренная 2). В условиях менее благоприятного 2009 года интервал урожайности несколько уступал и варьировал от 0,67 до 2,26 т/га, а в засушливом 2010 году был значительно ниже 0,63-1,55 т/га. Таким образом, неравномерность выпадения осадков, очень слабая водоудерживающая способность песчаных почв, преобладающих в регионе, резко снижают эффективность интенсификации технологии, и, следовательно, уменьшают продуктивность посевов озимой ржи.

В среднем за годы исследований минимальная урожайность зерна озимой ржи 0,64 т/га получена по экстенсивной технологии. По биологизирован-ной технологии урожайность озимой ржи увеличилась на 0,34 т/га по отношению к контролю, следовательно, навоз (80 т/га), внесенный под первую культуру севооборота — картофель, проявил свое последействие в течение четырех лет. Однако действие органических удобрений носит явно затухающий характер, что особенно характерно для почв легкого гранулометрического состава (Новиков, 1994; Шелганов, 1996 и др.).

Альтернативная 1 технология оказала более сильное положительное влияние на урожайность озимой ржи за счёт эффекта взаимодействия минеральных удобрений ^оРзоКбо с половинной дозой навоза (40 т/га), прибавка составила 0,99 т/га.

Применение ^оРзоКбо по умеренной 1 технологии повысило урожайность озимой ржи по сравнению с контролем на 0,7 т/га, а усиление фона питания в два раза практически прямо пропорционально увеличило прибавку, обеспечив урожайность по переходной 1 технологии на уровне 2,0 т/га. Дальнейшая интенсификация технологии не приводила к росту урожайности, наоборот снизила на 0,36 т/га. Следовательно, интенсификация уровня питания в опыте перешла через свой оптимум, поэтому необходимо искать возможности интенсификации системы защиты растений.

Комплексное применение удобрений и пестицидов позволило получить максимальную прибавку 1,53 т/га зерна по переходной 2 технологии.

Таблица 2 - Влияние технологий возделывания

Технология --- 2006 2007 2008 2009 2010 Среднее Прибавка

1 Экстенсивная (контроль) 0.69 0,55 0,67 0,68 0,63 0,64 -

2 Биологизированная (последействие павоза 80 т/га) 1,02 0,83 1,05 0,99 1,01 0,98 + 0,34

3 Альтернативная 1 (последействие навоза 40т/га + Ы70РзоК6о) 2,23 1,43 1,50 1,78 1,22 1,63 + 0,99

4 Умеренная 1 (Н70Р30К60) 1,71 1,27 1,27 1,53 1,12 1,34 + 0,70

5 Переходная 1 (Ы,4оРбоК,,0) 2,61 1,82 1,63 2,54 1,42 2,00 + 1,36

6 Интенсивная 1 (^нЛоКио) 2,43 0,98 1,25 2,01 1,52 1,64 + 1,00

7 Альтернативная 2 (последействие навоза 40 т/га+ КТ7оРзоКбо+ пестициды) 2,49 2,02 1,86 2,02 1,55 1,99 + 1,35

8 Умеренная 2 (К7оРз0К«о + пестициды) 1,85 1,16 1,43 1,84 1,01 1,46 + 0,82

9 Переходная 2 ОЧиоРбоКцо+пестициды^ 2,92 1,55 2,18 2,63 1,55 2,17 + 1,53

10 Интенсивна? 2 {N210^9(^180+ пестициды" 2,91 1,46 2,26 2,20 1,33 2,03 + 1,39

НСР„, 0,22 0,20 0,20 0,18 0,22 - -

По альтернативной 2 и интенсивной 2 технологиям урожайность озимой ржи была одного порядка, что указывает на принципиальную возможность, оптимизируя блок химизации, получать высокий урожай при значительно меньшем расходе на единицу площади минеральных туков и имеет не только существенное экологическое, но и важное экономическое значение.

Качество зерна при разных уровнях интенсификации технологии

Рлт»й№ля»тттга Г» »аппа ^in. кч'г М-.-.. пппГтп.лплттп til 1 С ЛО/ /míti.

UWUXU. t» at'pni* UOJTU>l\JW ¿J/TVÍ! Па^ШИ^ЛЛМЛЧ LH П,1 ДО /О ^laUJl. j).

Таблица 3 - Влия1ше технологий возделывания на содержание (%) и сбор сырого белка урожаем зерна озимой ржи

Технология"" " ___ 2006 2007 2008 2009 2010 Среднее Сбор, т/га

1 Экстенсивная (контроль) 12,4 12,0 14,3 11,1 14,0 12,8 0.08

2 Биологизированная (последействие навоза 80 т/га) 12,5 12,4 14,9 11,8 14,2 13,2 0,13

3 Альтернативная 1 (последействие навоза 40 т/га +к70р,0к«о 12,7 12,2 14,6 11,2 14,3 13,0 0,21

4 Умеренная 1 (Ы70Р301<60) 12,5 12,1 15,0 11,8 14,1 13,1 0,18

5 Переходная 1 (Н14оРбоК,2о) 12,7 12,6 15,4 12,2 14,2 13,4 0,27

6 Интенсивная 1 (Ы,10Р9гДС,ю) 12,9 12.2 14,8 11,5 14,3 13,1 0,22

7 Альтернативная 2 (последействие навоза 40 т/га + М70Р-!0К60+ пестициды) 12,7 11,9 15,0 12,2 14,9 13,3 0,27

8 Умеренная 2 (М70Р3оК«)+пестициды) 12,5 12,0 15,2 11,9 14,4 13,2 0,19

9 Переходная 2 (К^дР^К^о + пестициды) 12.8 12,0 15,1 12.8 14,4 13,4 0,29

10 Интенсивная 2 (ЫгюРсоК^пеегициды) 12,9 12,7 14,6 12,6 14,5 13,5 0,27

НСР„, 0.21 0,28 0,34 0,30 0.27 - -

Наиболее высокие показатели отмечены в 2008 и 2010 гг. соответственно 14,3-15,4% и 14,0-14,9%. Это обьясйяется тем, что в засушливых условиях об-

разуется меньший валовой урожай, и легкоподвижный азот почвы относительно меньше расходуется на ростовые процессы, а больше - на образование белка. Сырая погода замедляет синтез белков, поэтому в 2009 году при избыточном увлажнении содержание белка было минимальным 11,1-12,8%.

В среднем усиление фона питания по всем технологиям возделывания способствовало повышению белковости зерна на 1,6-5,5% по сравнению с контролем. По сбору белка с единицы площади выделилась переходная технология, включающая среднюю дозу ИРК, как без применения химических средств защиты растений, так и в сочетании с пестицидами.

Главным показателем качества белка при использовании его в пшцу или на корм является биологическая ценность, которая зависит от количества незаменимых аминокислот (Козьмина и др., 2006).

В результате проведенных нами исследований выявлено, что повышение уровня интенсификации технологии способствовало увеличению как общего количества, так и незаменимых аминокислот в зерне озимой ржи (табл. 4).

Таблица 4 - Влияние технологий возделывания на содержание аминокислот в зерне озимой ржи, г на 1 кг сухого вещества (среднее за 2006-2009 гг.)

Технология Аминокислота^\^^ Экстенсивная (контроль) 5|е~ ц Ш ^ о а 8 с о ^ -Г* а! я И "о л» ° О тг Альтернативная 2 (последействие навоза 40 т/га+ МиРзоК«^ пестициды) м + _ к ® г: 1 О —

Валин 4.05 4.11 4 74 4 ПК 4 1П

Изолейцин 2,46 2,65 2,71 2,59 2,58

Лейцин 5,76 5,90 6,77 5,85 6,17

Лизин 4,53 4,82 5.07 4,75 4,87

Метионин 0,69 0,75 1,37 0,87 1,14

Треонин 2,97 3,16 3,29 3,17 3,21

Триптофан 0,84 0,90 0,96 0,87 0,94

Фенилалашш 3,77 4,18 4,64 4,14 4.19

Незаменимые аминокислоты 25,05 26,47 29,04 26,31 27,19

Алании 5,19 5,32 5,40 5,27 5,35

Аргинин 3,72 3,91 5,18 3,87 5,15

Аспарагиновая кислота 6,28 6,41 6,85 6,40 6,59

Гистидин 3,69 4,89 4.95 4,72 4,83

Глицин 4,43 4.76 5.26 4,72 4,68

Глутаминовая кислота 24,00 24,51 25,70 24,18 25,05

Пролин 7,44 8,34 8,28 8,68 7,76

Серин 5,10 5,51 5,76 5,44 5,65

Тирозин 2,90 3.11 3,29 3,21 3.24

Цисгин 3,22 3,35 3,36 3.31 3,33

Заменимые аминокислоты 65,95 70,08 74,02 69,79 71,61

Общее количество аминокислот 91,00 96,55 1103,06 96,10 98,80

Наибольший эффект получен по переходной 1 технологии. Применение пестицидов во всех изучаемых технологиях несколько снижало величину данного показателя. Вероятно, это связано с ростовьм разбавлением в результате повышения урожайности основной и побочной продукции при использовании химических средств защиты растений.

Остаточное количество нитратов, как в отдельные годы, так и в среднем за пять лет исследований находилось в пределах нормативных показателей. Минимальное значение 47 мг/кг было отмечено на контроле (экстенсивная технология), а максимальное — б 1 мг/кг по интенсивной 1 технологии (рис. 3).

мг/кг

7 О -,—........

12 3 4 5 6

Рис. 3. Влияние технологий возделывания на содержание нитратов в зерне озимой ржи (среднее за 2006-2009 гг.)

Содержание крахмала в зерне озимой ржи по экстенсивной и биологизиро-ванной технологиям было минимальным соответственно 59,2 и 58,9 % (табл. 5). Достоверное его увеличение на 2,3-2,4 % по сравнению с контролем отмечено по интенсивной технологии, что объясняется большей продолжительностью работы фотосинтетического аппарата растений и улучшением углеводного обмена.

таолица э - слияние технологий возделывания на содержание крахмала (%)

----— 9 ПОй О р/1? вреднее Соотношение

Технология" -——_____ сьгоои оелок

1 Экстенсивная (контроль)^ 59,5 59.7 57,2 60,5 59.2 4,8

2 Биологизирозанная (последействие навоза 80 т/га) 60,3 60,4 53,6 61,4 58,9 4,6

3 Альтернативная 1 (последействие навоза 40 т/га + N70P,nKfin) 60,6 60,8 58,3 61,0 60,2 4,7

4 Умеренная I (М70РзоКбо) 59,7 60,7 58,2 61,4 60.0 А 7

Переходная 1 (N,4nP«iKm) 61.3 60,3 58,4 60,7 60.2 4,6

6 Интенсивная 1 (№)оР9оКш) 61,5 61,5 60.1 62,8 61,5 4,8

7 Альтернативная 2 (последействие навоза 40 т/га + N70P30K60+ пестициды) 60,0 60.4 59,1 60,8 60,1 4,6

8 Умеренная 2 (N7oP30K60 + пестициды) 60,6 60,5 59,0 60,0 60,0 4,7

9 Переходная 2 (N1 доРбоК, го+пестициды) 61,7 61,7 59,5 60,5 60,9 4,6

10 Интенсивная 2 (N,, 0Р90К | got пестициды) 62,7 61,7 60,5 61,5 61,6 4,7

НСР„, 0.4 1.0 0,6 0,9 - -

Для получения хлеба хорошего качества необходимо поддерживать определенное соотношение между крахмалом и белком (Минеев, 1980; Толстоусов, 1987). Поскольку возрастание белковости зерна не сопровождалось снижением содержания крахмала, поэтому оптимальное их соотношение отмечено практически по всем изучаемым технологиям возделывания озимой ржи.

В среднем за годы исследований содержание жира в зерне озимой ржи варьировало от 1,77 до 1,84% (рис. 4). Отмечено статистически достоверное его снижение при усилении уровня интенсификации технологии.

Рис. 4. Влияние технологий возделывания на содержание жира з зерне озимой ржи (среднее за 2006-2009 гг.)

Минеральный состав зерна озимой ржи

В течение длительного времени минеральному составу продукции растениеводства, а именно зерну уделяется очень мало внимания. Однако минеральный состав производимой продукции наряду с витаминным является определяющим (Бергаер, 1997). Исследованиями установлено, что применение высокой дозы Н210Р9оКш по интенсивной технологии способствовало максимальному накоплению в зерне озимой ржи ценных биогенных макроэлементов (табл. 6).

Таблица 6 - Влияние технологий возделывания на содержание минеральных

веществ в зерне озимой ржи^/кг (среднее за 2006-2009 хт.)

Элемент 1 2 3 4 5 6 1 7 О о о У 10

Биогенные макроэлементы

Р 4000 4050 4100 4000 4075 4225 4100 4050 4175 4400

т г 14 4100 4150 4225 4150 4225 4250 4100 4250 4375 4725

Са 438 470 480 475 473 495 490 473 508 560

Мй 1400 1500 1575 1500 1450 1550 1475 ¡450 1525 1 СП? 1 и/Г>

№ 18 18 17 19 18 18 17 19 20 21

Б 1325 1350 1350 1250 1350 1450 1300 1300 1325 1425

Бг 44 50 50 49 50 57 50 43 52 59

Микроэлементы (в т.ч. токсичные ТМ*)

Мо 1.5 1,4 1,6 и 1,2 1,3 1,3 1,0 1,0 1,3

Си* 4,7 5,0 5,1 4.4 4,2 4,6 4,5 4,2 " 4,3 5,2

Н <1 5 <1.4 <1.3 <1.3 <1,4 <1 4 <! Д <1,4 <1 3 <1 5

Сг 2,0 2,7 3,0 3,0 ' 2,1 2,7 3,1 2,3 2,4 2Ь

Со <0,006 <0,006 <0,006 <0,006 <0,006 <0,006 <0.006 <0,006 <0.006 <0,006

Ое <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005

70.3 71,3 59,8 62,7 55,3 57.3 59,3 65.7 49,8 69,7

и <0,012 <0,012 <0,012 <0,012 <0,012 <0,012 <0,012 <0,012 <0.012 <0,012

Мг 19,3 22,3 24,0 21,3 20,0 20,3 17,7 19,3 20,3 19.3

V <0.1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0.1 <0,1 <0,1

2п* 28,7 29,3 28,3 40,0 22,3 24,7 24,0 21,7 24.0 30,3

$е <0.08 <0,68 <0.08 <0.08 <0,08 <0,08 <0,08 <0,08 <0,08 <0.08

N1 <0,06 <0.06 <0,06 <0.06 <0.06 <0.06 <0.06 <0,06 <0,06

Продолжение таблицы 6

Антинутритивные вещества

А1 Л* 9,3 5,2 5,7 Ийи 75 7,9 4, , 5>5

Cd 0,008 0,008 а,т 0,008 о,оо8 0,008 0,008 0,009 0,032 Ую

As <0,009 <0,009 <0,009 <0,009 <0,00!* <0,009 <6,005" <0,009 <6,(М <0,009

Нк <0,004 <0,003 <о|ооз <о:ш <0,003 <0,003 <o;oo3" <о;ооз <о,даз" <0,003

РГ <0,043 <0,043 <0,043 <0,043' <0,043 <0,043 <0,043 <0,043 <0,043" <0,043

Sr 2J&1 3,43 3,57 "3,53 3,57 3,20 2,93 2,97 2,93 4,07

Cs 0,0016 0,0012 0,0011 0,0009 0,0009 0,0009 0,0010 0,0008 0,0010 0,0010

Примечание: ЩКв зерне Си=10,0; Zn=50,0; Cd =0,1; As =0,2; Hg'0,03; Pb=0,5 а'кг

Особенно выделилась интенсивная 2 технология, включающая комплексную защиту растений от вредных объектов. Накопление микроэлементов в основной продукции озимой ржи находилось в пределах оптимальных значений для продовольственного зерна по всем изучаемым технологиям.

Известно, что основным источником (около 70%) поступления в организм токсичных металлов являются пищевые продукты (Габович, Припутана, 1987). Поэтому в целях профилактики заболеваний, вызванных токсичными веществами, необходим надлежащий контроль за их содержанием в продовольственном сырье (Мглинец, Кацерикова, 2002). Установлено, что содержание анти-нутритивных веществ находиться значительно ниже ПДК, повышение уровня интенсификации технологии не вело к ухудшению качества урожая.

Накопление ,37Cs основной продукцией озимой ржи

Проблема получения нормативно чистой продукции на радиоактивно за-¡¡рязненной территории в настоящее время является наиболее острой и злободневной. В результате проведенных нами исследований выявлено, что содержание U7Cs в зерне озимой ржи определялось метеорологическими условиями вегетационного периода и уровнем интенсификации технологии (табл. S). Максимальные значения mCs (88-170 Бк/кг) отмечены в условиях острозасушливого 2010 года. Продукцию, полученную по экстенсивной и биологи-зированной технологиям в этот год, можно охарактеризовать как экологически «грязную», так как содержание радиоцезия превышало норматив для продовольственного зерна (СанПиН 2.3.2.1078-01 - 70 Бк/кг).

Таблица 8 - Влияние технологий возделывания на содержание I37Cs _в зерне озимой ржи, Бк/кг _

Технология " —-------- 2006 2007 2008 2009 2010 Среднее Кен

1 Экстенсивная (контроль) 46 40 35' 69 170 72 -

"> Биологизированная (последействие навоза 80 т/га) 23 33 25 44 88 43 1,7

3 Альтернативная 1 (последействие навоза 40 т/га + №лРюК$о) 13 30 21 30 50 29 2,5

4 Умеренная 1 (КтоРщКйп) 13 36 19 36 31 27 - 2,7

4 Переходная 1 (М^Р^К,™) 10 34 18 30 27 24 3,0

6 Интенсивная 1 ОДмРодКш) 14 28 19 32 23 23 3,1

7 Альтернативная 2 (последействие навоза 40 т/га+Ы7,,Р'!0Кт+ пестициды) 12 28 21 30 41 26 2,7

8 Умеренная 2 (Ы70Р,0Кб0+ пестициды) 15 33 23 35 27 27 2,7

9 Переходная 2 (ЫиоР«1К,2о+пестициды) 11 19 22 26 31 22 ■М

10 Интенсивная 2 (М^оР^К^ пестициды) 10 21 23 24 16 19 3,8

Примечание: Кен — коэффициент снижения.

В среднем максимальная концентрация 137Сз отмечена по экстенсивной технологии 72 Бк/кг, что также выше норматива. Установлено, что с повышением уровня интенсификации технологии значительно снижается содержание радиоактивного цезия в зерне озимой ржи. Так по альтернативной и умеренной технологии загрязнение 137Сб основной продукции озимой ржи уменьшилось в 2,5 - 2,7 раза по сравнению с контролем. Наиболее эффективными являются переходная и интенсивная технологии, обеспечившие минимальное содержание 137Сз в зерне озимой ржи.

Снижение загрязнения 137Сз происходит за счет увеличения урожайности, то есть наблюдается биологический процесс разбавления, а также улучшаются агрохимические свойства почвы в результате применения удобрений, что способствует закреплению ионов 137Сз в почвенно-поглотительном комплексе и меньшему переходу его в растения (Алексахин, 1982; Воробьев, 2002; Белоус, 2002; 2003; 2011).

Таким образом, в экстремальной ситуации, вызванной катастрофой на Чернобыльской АЭС при загрязнении почв радиоактивным цезием до 666 кБк/м2, для получения нормативно чистого зерна озимой ржи необходима оптимизация интенсификации технологии за счёт внесения органических и минеральных удобрений.

Энергетическая и экономическая эффективность технологий возделывания озимой ржи

Агроэнергетический анализ свидетельствует, что энергия накопленная в зерне озимой ржи превышала затраты на возделывание по всем техно-

ттлгткпж о о илхгтлпрхтр»! иитйиГЫбипи ЛгЯмТТ О I

Таблица 9 - Экономическая и энергетическая эффективность _технологий возделывания озимой ржи

—■—-____Технология Показатель" ----- I 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Урожайность зерна, т/га 0.64 0,98 1,63 1.34 2,00 1,64 1,99 1,46 2,17 2,03

Получено энергии с урожаем, ГДж/га 8,44 12,92 21,48 17,66 26,36 21,62 26,23 19,24 28,60 26,76

Затрачено энергии, ГДж/га 8,34 8,56 15,6 15,51 22,36 28,74 17,16 16,88 23,84 30,47

Чистый энергетический доход, ГДж/га 0,10 4,36 5,88 2,15 4,00 -7,12 9,07 2,36 4,76 -3,71

Энергетическая себестоимость, ГДж/т 13,03 8,73 9,57 11,57 11,18 17,52 8,62 11,56 10,99 15,01

Коэффициент энергетической эффективности 0,01 0,51 0,38 0,14 0,18 -0,25 0,53 0,14 0,20 -0,12

Биоэнергетический коэффициент посева 1,01 1,51 1,38 1,14 1,18 0,75 1,53 1,14 1Д0 0,88

Стоимость валовой продукции, тыс. руб./га. 3,97 6,08 10,11 8,31 12,40 10,17 12,34 9,05 13,45 12,59

Производственные затраты, тыс. руб./га 2,70 2,73 4,11 4,09 6,44 8,69 7,55 7,53 9,89 12,13

Себестоимость зерна, тыс. руб./т. 4,22 2,79 2,52 3,05 3,22 5,30 3,79 5,16 4,56 5,98

Чистый доход, тыс. руб./га. 1,27 3,35 6,00 4,22 5,96 1,48 4,79 1.52 3,56 0,46

Уровень рентабельности, %. 47,0 122,7 146,0 103,2 92,6 17,0 63,4 20,2 36,0 3,8

Наибольшее превышение отмечено по альтернативной 1, 2 и переходной 1 технологиям, где получены минимальные энергозатраты на единицу продукции. По степени энергосберегаемости технологии возделывания озимой ржи распределились в следующем убывающем порядке: альтернативная - биологи-зированная - переходная — умеренная — экстенсивная — интенсивная.

Анализ экономической эффективности подтверждает, что в целом по опыту неоспоримые преимущества имели альтернативная 1, 2 и переходная 1 технологии, где отмечена стабильная урожайность, низкая себестоимость зерна 2,52, 3,79 и 3,22 тыс. руб./т, наиболее высокий чистый доход 6,00, 4,79 и 5,96 тыс. руб/га при уровне рентабельности 146,0, 63,4 и 92,6% соответственно.

Интенсивная технология, основанная на применении высокой дозы минеральных туков N210P90K180, как в сочетании с пестицидами, так и с их исключением не обеспечила должного экономического эффекта, так как происходит снижение отдачи от вложенных средств, следствием чего является рост себестоимости и снижение уровня рентабельности.

Таким образом, в условиях рыночной экономики, стабилизации и повышения эффективности производства зерна озимой ржи будет способствовать внедрение альтернативной 1, альтернативной 2 и переходной 1 технологий.

ВЫВОДЫ

1. На основании исследований проведенных на дерново-подзолистых песчаных почвах выявлены наиболее эффективные технологии возделывания озимой ржи, способствующие снижению засоренности посевов, обеспечивающие стабильную урожайность и высокое качество зерна в условиях радиоактивного загрязнения.

2. Видовой состав сорняков в посевах озимой ржи был типичным для данной культуры. В фитоценозе озимой ржи преобладали сегетальные виды: яровые поздние - куриное просо (Echinochloa crusgalli), щетинник сизый (Setaria viridis), щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus), яровые ранние -горец вьюнковый (Polygonum convolvulus). Засоренность многолетними сорняками была представлена корневищными - пырей ползучий (Agropyrum repens), кор-неотпрысковыми - осот полевой или желтый (Sonchus arvensis), вьюнок полевой (Convolvulus arvensis).

3. Оптимизация уровня интенсификации технологии - действенный фактор биологического подавления сорняков, сокращения их обсеменяемости, уменьшения вредоносности. Минимальные значения численности 21,5-31,0 шт/м2, биомассы 11,5-13,6 г/м2 сорняков отмечены при переходной технологии, что непосредственно отразилось на уровне выноса элементов питания сорным компонентом и урожайности зерна озимой ржи.

4. Установлено, что экстенсивная технология сочетает в себе минимальную урожайность 0,64 т/га при низком качестве зерна. Альтернативная технология, базирующаяся на применении органо-минеральной системы удобрения, обеспечила урожайность на уровне 1,63-1,99 т/га, что превышает контроль в 2,5-3,1 раза. По переходной технологии, основанной на использовании средних норм минеральных туков NuoPeoKno, урожайность достигла 2,00-2,17 т/га, которую мы считаем оптимальной. Прибавка к контролю составила 1,36-1,53 т/га.

5. Содержание сырого белка в зерне озимой ржи в большей степени дифференцировалось в зависимости от метеорологических условий вегетации и в меньшей от уровня интенсификации технологии. В среднем за годы исследований данный показатель был высоким 12,8-13,5%. Максимальный сбор сырого белка 0,27-0,29 т/га и содержание аминокислот 103,06-98,80 г/кг сухого вещества отмечены при переходной технологии, что соответственно на 237-263 и 13,2-8,6% выше по сравнению с экстенсивной.

Усиление уровня интенсификации технологии сопровождалось устойчивой тенденцией к увеличению остаточного количества нитратов, но не превышало ПДК для продовольственного зерна (93 мг/кг) и снижению содержания жира.

Крахмал в зерне озимой ржи варьировал от 58,9 до 61,6%, изменяясь в сторону увеличения при повышении интенсификации технологии.

6. Накопление биогенных макроэлементов в зерне озимой ржи достигло максимальных показателей по интенсивной 2 технологии, включающей применение высокой дозы N210P90K180 в сочетании с пестицидами. Содержание микроэлементов находилось в пределах оптимальных значений для продовольственного зерна по всем технологиям.

Концентрация антинутритивных веществ в зерне озимой ржи не превышала ПДК, значительного увеличения в зависимости от уровня интенсификации технологии не обнаружено ни по одному из элементов.

7. Основным показателем качества урожая, полученного на загрязненной радионуклидами территории, является содержание n7Cs. Наиболее «грязная» продукция получена по экстенсивной технологии, где накопление I37Cs превышает норматив (72 Бк/кг) для продовольственного зерна (СанПиН 2.3.2.1078-01 -70 Бк/кг).

Повышение уровня интенсификации технологии способствовало значительному снижению содержание радиоактивного цезия в зерне озимой ржи. Наибольшую эффективность обеспечили переходная и интенсивная технологии, где кратность снижения I37Cs составила 3,0-3,9 раза по сравнению с контролем.

8. Наиболее оптимальные энергетические и экономические показатели производства зерна озимой ржи на дерново-подзолистых песчаных почвах обеспечивало применение альтернативной 1, альтернативной 2 и переходной 1 технологий. В связи с диспаритетом цен применение интенсивной технологии не дает должного экономического эффекта.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В зависимости от материально-технического обеспечения хозяйств для дерново-подзолистых песчаных почв загрязненных I37Cs рекомендуем применять технологии возделывания озимой ржи соответствующие трем основным критериям — экологическая безопасность, ресурсосбережение, экономическая целесообразность:

1. Альтернативную 1 - базирующуюся на использовании органо-минеральной системы удобрения (подстилочный навоз КРС 40 т/га в последействии на третьей культуре севооборота + умеренная норма минеральных удобрений

NtoPsoK«,). Применяются биологические и агротехнические меры борьбы с сорняками, вредителями и болезнями.

2. Альтернативную 2 - включающую комплексное использование орга-но-минеральной системы удобрения в сочетании с химическими средствами защиты растений. Применение пестицидов осуществляется в зависимости от фитосанитарной обстановки средними рекомендуемыми дозами.

3. Переходную 1 - основанную на использовании средних норм минеральных удобрений NmoP60K120.

Предлагаемые технологии позволяют получать урожайность зерна озимой ржи на уровне 2,0 т/га и выше.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Малявко, Г.П. Агроэкономическая эффективность возделывания озимой ржи / Г.П. Малявко, И.Н. Белоус, Е. Свиридова // Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК: материалы VII Международной конференции. — Брянск.: Издательство Брянской ГСХА, - 2010. — С. 371-374.

2. Малявко, Г.П. Экономическая эффективность технологий возделывания озимой ржи / Г.П. Малявко, И.Н. Белоус // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. — 2010. -№ 4.— С. 14-16.

3. Белоус, Н.М. Мониторинг радиологического состояния агроэкосистем и их реабилитация в Брянской области. Раздел 1 / Н.М. Белоус, И.Н. Белоус, М.Г. Драганская и др. / Современные проблемы радиологии в сельскохозяйственном производстве: монография. — Москва-Рязань, 2010. — С. 7-50.

4. Малявко, Г.П. Влияние агрохимических приемов на засоренность посевов и урожайность озимой poica, / Г.П. Малявко, С. А. Бгяъчгико, И.Н. Белоус,

А г» TT_______// i7,- __________________________._______ 1Л 11 »Л *> ' 1 '11

rL.u. нипльа и íiyuujtcjnoi исрилимии и jh.ujiu¿uu. —¿.vil. - J viJ ¿. —tu-í У.

5. Белоус, И.Н. Производство зерна озимой ржи на радиоактивно загрязненных почвах /И.Н. Белоус, Г.П. Малявко //Достю1сепия науки и техники АПК. - 2011. -№ 4. - С. 43-46.

6. Белоус, Н.М. Эффективность защитных мероприятий на территории Брянской области / Н.М. Белоус, В.Ф. Шаповалов, И.Н. Белоус, JI.A, Воробьева // 25 лет после чернобыльской катастрофы. Преодоление ее последствий в рамках Союзного государства: сборник пленарных докладов Международной научно-практической конференции / под общ. ред. B.C. Аверина. - Гомель: Сож, 2011.-228 е.: ил.

7. Малявко, Г.П. Влияние агрохимикатов на засоренность посевов и урожайность озимой ржи / Г.П. Малявко, И.Н. Белоус, А.Б. Пиняев // Вестник БГСХА. —2011. -№2.-С. 17-22.

8. Малявко, Г.П. Об экономике возделывания озимой ржи / Г.П. Малявко, И.Н. Белоус, А.Б. Пиняев // Научные чтения, посвященные выдающимся ученым академику Николаю Ивановичу Вавилову и селекционеру Константину Ивановичу Саввичеву: сборник научных статей. - Брянск: Издательство Брянской ГСХА, 2011. - С. 52-56.

9. Белоус, И. Н. Совершенствование технологий возделывания озимой ржи на радиоактивно загрязненных почвах // И.Н. Белоус / Зерновое хозяйство России. - 2012. -№ 1(19). - С. 48-53.

Подписано в печать 08.02.2012 г. Формат 60x84 716. _Бумага офсетная. Усл. п. л. 1,04. Тираж 100 экз. Изд. 2121.

Издательство Брянской государственной сельскохозяйственной академии 243365 Брянская обл., Выгоничский район, с. Кокино, Брянская ГСХА.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Белоус, Игорь Николаевич, Брянск

61 12-6/301

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» ГНУ «Новозыбковская сельскохозяйственная опытная станция Всероссийского научно-исследовательского института люпина»

На правах ¡со^сн

с^

БЕЛОУС Игорь Николаевич

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ РЖИ НА РАДИОАКТИВНО ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВАХ ЮГО-ЗАПАДА ЦЕНТРАЛЬНОГО РЕГИОНА РОССИИ

Специальность: 06.01.01 - общее земледелие

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Г.П. Малявко

Брянск 2012

'Л

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................ 4

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ РЖИ В УСЛОВИЯХ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ......... 7

1.1. Значение, современное состояние и перспективы возделывания озимой ржи............................................................................ 7

1.2. Теоретическое обоснование эффективности технологии............ 15

1.3. Радиационная обстановка обусловленная Чернобыльской катастрофой........................................................................... 22

1.4. Особенности ведения агропромышленного производства на радиоактивно загрязненных почвах............................................... 27

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ................................................................. 38

2.1. Агроклиматическая характеристика места проведения опытов.. 38

2.2. Почвенные условия............................................................ 43

2.3. Программа и методика проведения исследований.................... 44

ГЛАВА 3. ФИТОСАНИТАРНЫЙ МОНИТОРИНГ ПОСЕВОВ ОЗИМОЙ РЖИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ............................................................................ 49

3.1. Вред, причиняемый сорными растениями.............................. 49

3.2. Влияние технологий возделывания озимой ржи на фитосани-тарное состояние посевов.......................................................... 54

3.3. Вынос элементов питания сорняками в зависимости от технологии возделывания................................................................ 62

ГЛАВА 4. УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОЗИМОЙ РЖИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ... 65 4.1. Урожайность озимой ржи при разных технологиях возделывания....................................................................... 65

4.2. Качество зерна при разных уровнях интенсификации технологии............................................................................... 72

4.2.1. Содержание азотистых веществ в зерне озимой ржи................. 72

4.2.2. Содержание крахмала и жира в зерне озимой ржи................. 80

4.3. Элементный состав зерна озимой ржи в зависимости от технологии возделывания......................................................... 83

4.3.1. Содержание макроэлементов в зерне озимой ржи................... 84

4.3.2. Содержание микроэлементов в зерне озимой ржи.................. 88

4.33. Содержание антинутритивных веществ в зерне озимой ржи................................................................................. 93

4.4. Накопление цезия-137 основной продукцией озимой ржи.......... 95

ГЛАВА 5. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ СНИЖЕНИЯ РЕСУРСОЕМ КОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ РЖИ................................................... 99

5.1. Биоэнергетический подход при оценке технологий производства зерна................................................................................. 99

5.2. Анализ антропогенной энергии затрачиваемой при возделывании озимой ржи...................................................................... 103

ГЛАВА 6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОЗИМОЙ РЖИ.................................... 108

ВЫВОДЫ.............................................................................. 113

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.......................................... 115

ЛИТЕРАТУРА........................................................................ 116

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................... 136

ВВЕДЕНИЕ

Озимая рожь в условиях России относится к числу стратегических культур A.A. Жученко

Актуальность темы. Решение продовольственной проблемы в Российской Федерации зависит в первую очередь от уровня развития зернового хозяйства, определяющего во многом экономическую стабильность и продовольственную безопасность страны. В условиях юго-запада Центрального региона России озимая рожь - наиболее распространенная зерновая культура. Её высокая адаптационная способность, стабильность получения урожая зерна и зеленой массы, агротехническая значимость как хорошего предшественника в сочетании с традиционным использованием ржаного хлеба в питании, а зерна в кормопроизводстве, получении крахмала, спирта, солода и других продуктов ставят озимую рожь в ряд важнейших сельскохозяйственных культур (Сысуев, 2008; 2010; Малявко, Белоус, Шаповалов, 2010). Среди зерновых она предъявляет самые низкие требования к плодородию почвы, внесению удобрений, гербицидов, пестицидов, т.е. позволяет получать экологически чистое и дешевое зерно. Однако урожайность и особенно качество зерна - один из главных приоритетов в условиях радиоактивного загрязнения почв вследствие глобальной техногенной катастрофы - аварии на Чернобыльской АЭС, пока остаются низкими и определяют необходимость пересмотра технологических основ возделывания озимой ржи.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось научное обоснование технологий возделывания озимой ржи, обеспечивающих стабильную урожайность и высокое качество зерна в условиях радиоактивного загрязнения дерново-подзолистых песчаных почв юго-запада Центрального региона России.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:

1. Изучить фитосанитарное состояние агроценозов при различных технологиях возделывания озимой ржи;

2. Установить оптимальный уровень интенсификации технологии, обеспечивающий стабильность урожая зерна озимой ржи;

3. Определить влияние изучаемых технологий на основные показатели качества зерна озимой ржи;

4. Выявить степень влияния уровня интенсификации технологии на получение продукции, соответствующей санитарно-гигиеническим нормам в условиях техногенного загрязнения почв;

5. Дать оценку технологий возделывания озимой ржи по энерго - и ре-сурсосберегаемости;

6. Рассчитать основные параметры экономической эффективности технологий возделывания озимой ржи;

7. На основе системного подхода обосновать рекомендации производству по возделыванию озимой ржи на загрязненных 137Сб дерново-подзолистых песчаных почвах юго-запада Центрального региона России.

Научная новизна. Впервые в условиях юго-запада Центрального региона России при возделывании озимой ржи в плодосменном севообороте на дерново-подзолистых песчаных почвах изучено видовое разнообразие, изменение количества и биомассы сегетальной флоры в агрофитоценозе. Рассчитан вынос биогенных элементов в зависимости от численности и биомассы сорного компонента. Статистически обоснованы количественные взаимосвязи динамики урожайности озимой ржи с фитосанитарным состоянием посева.

По результатам комплексных исследований, проведенных на техноген-но загрязненных почвах, выявлены оптимальные технологии возделывания озимой ржи, позволяющие повысить продуктивность, качество урожая и снизить накопление радионуклидов в основной продукции.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Засоренность агрофитоценозов в зависимости от технологии;

2. Влияние технологий возделывания на урожайность и качество зерна озимой ржи;

3. Сравнительная оценка технологий возделывания озимой ржи по поступлению радиоцезия в основную продукцию;

4. Энергетическая и экономическая эффективность технологий возделывания озимой ржи с разным уровнем применения средств химизации.

Практическая значимость работы заключается в рекомендациях сельскохозяйственным предприятиям с разной обеспеченностью финансовыми

средствами и агрохимическими ресурсами. При возделывании озимой ржи на дерново-подзолистых песчаных почвах в плодосменном севообороте использовать альтернативную 1, 2 и умеренную 1 технологии, что позволяет повысить урожайность, качество, снизить поступление 137Сз в основную продукцию и получать экологически чистое зерно при минимальных энергозатратах.

Личный вклад автора состоит в разработке программы и выборе методов, адекватных поставленным задачам, в организации, постановке полевых опытов и лабораторных исследований, анализе и обобщении экспериментальных данных, подготовке научных публикаций, оформлении диссертации.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку в экспериментальном хозяйстве Новозыбковской СОС ВНИИ люпина и опытном хозяйстве «Волна революции» в 2009-2010 гг.

Апробация работы и публикации результатов исследований. Основные результаты исследований были доложены на VII Международной конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2010); Научных чтениях, посвященных выдающимся ученым - академику Николаю Ивановичу Вавилову и селекционеру Константину Ивановичу Саввичеву (Брянск, 2010); Международной научно-практической конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК на территориях загрязненных радионуклидами» (Брянск, 2011); Международной научно-практической конференции «25 лет после чернобыльской катастрофы. Преодоление её последствий в рамках Союзного государства» (Гомель, 2011). Диссертационная работа обсуждена и одобрена на расширенном заседании кафедры растениеводства и общего земледелия Брянской ГСХА.

По материалам диссертационной работы опубликовано 9 научных статей, в том числе 4 - в журналах рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 160 страницах компьютерного текста, включает 19 таблиц, 9 рисунков, 24 приложения. Состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, выводов, предложений производству, списка литературы содержащего 211 наименование, в том числе 17 на иностранных языках.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ РЖИ В УСЛОВИЯХ РАДИОКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ

1.1. Значение, современное состояние и перспективы возделывания

озимой ржи

Решение продовольственной проблемы в Российской Федерации в первую очередь зависит от эффективности зернового хозяйства. Зерно составляет основу аграрного сектора и является продуктом универсального использования. Уровень его производства во многом определяет экономическую и политическую безопасность и стабильность государства. В современном сельскохозяйственном производстве главной, ключевой задачей является увеличение валовых сборов зерна, и, прежде всего, продовольственного, которое используется для хлебопекарных целей.

Озимая рожь - универсальная культура, возделываемая для пищевых, кормовых и технических целей, но основное её назначение - продовольственное. Рожь - национальная культура России, обеспечивающая в течение ряда столетий полноценное питание населения. «Как будто сама Природа подарила человеку северных широт такую культуру, которая через кусочек ржаного хлеба обеспечивает организм всем необходимым, что требуется для нормального жизнеобеспечения» (Сысуев, 2008).

В мире 50% производимого зерна ржи используют для хлебопечения. По медицинским нормам потребность человека в хлебе и хлебобулочных изделиях из зерна ржи составляет 18-22 кг в год. В России из чистой ржаной муки выпекают хлеб ржаной, ржаной заварной, ржаной московский, ржаной из обдирной муки, а также сорта хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки украинский, бородинский, столовый, подмосковный и другие. Ряд сортов хлеба из ржаной муки в смеси с пшеничной выпекают в США и странах Европы (хрустящий хлеб, пумпер-никель), в Беларуси (белорусский потребительский), Латвии (хлеб латгальский, «Балтияс», видземский), Литве (каунасский, па-

лангский, литовский, «Немуно», «Аукштайно»), в Эстонии (хлеб деревенский, тартуский, эстонский и др.) (Нурлыгаянов, Гарипов, 2006).

В России доля ржаного хлеба традиционно составляла более 60% потребляемого количества. В свое время ученые пришли к выводу, что однообразное питание хлебом среди беднейшего населения России никогда не приводило к авитаминозам, а это свидетельствует о том, что ржаной хлеб наиболее соответствует потребностям человеческого организма (Сысуев и др., 2010). Даже в Австралии, где круглогодично удовлетворена потребность в овощах и фруктах, учеными доказана необходимость ежедневного потребления черного ржаного хлеба из муки грубого помола (Сысуев, 2004). Характерная особенность ржаного хлеба - высокая кислотность 10 - 12% или на 4 - 6% выше, чем у пшеничного, что придает ему особую специфичность вкуса. Ржаной хлеб необходим человеку, так как содержит различные биологические стимуляторы, которые улучшают обмен веществ и способствуют нормальной деятельности организма. Он содержит полноценные белки и витамины группы А1, В1, В2, Е, РР и др. (Мальцев, Каюмов, и др., 2002). Наукой доказано, что в ржаном хлебе содержатся витамины и микроэлементы, необходимые для нормального развития человека. Они оказывают большое профилактическое влияние и помогают справиться со многими болезнями (Грибков и др., 2008).

Ржаной хлеб выпекается без дрожжей и на густой закваске. Поэтому его употребление помогает снизить холестерин в крови, улучшает обмен веществ, работу сердца, выводит шлаки, помогает предотвратить несколько десятков заболеваний, в том числе и онкологических. К тому же калорийность ржаного хлеба всегда ниже пшеничного, а по питательной ценности он имеет некоторые преимущества перед пшеничным. В Германии и Польше ржаной хлеб считается диетическим продуктом. Он полезен для людей страдающих малокровием и сахарным диабетом.

По переваримости и усвояемости ржаной хлеб уступает пшеничному, однако превосходит его по биологической ценности белка. По сравнению с питательностью белков молока питательность белков зерна ржи составляет

83%, а пшеницы - лишь 41%. Белок озимой ржи по аминокислотному составу более сбалансирован, чем пшеницы и других зерновых культур. Он богаче лизином на 39%, аргинином на 44%, валином на 11%, треонином на 17%, уступая по количеству гистидина, тирозина, триптофана. Среднее содержание лизина в белке ржи составляет 3,5%, что выше, чем у других зерновых культур (кроме овса). За счет ржи потребность в лизине удовлетворяется на 58% за счет пшеницы - только на 37% (Кобылянский, 1982).

Наряду с хлебопекарной промышленностью зерно озимой ржи используется для получения солода, спирта, а также в пивоварении. Рожь на протяжении веков служила основным сырьем для русской водки. Лучшие, высшие сорта водки продолжают и поныне основываться на традиционном ржаном сырье, что обеспечивает ей огромные преимущества, и на что в своё время обращал внимание ещё Петр I. Русская ржаная водка не вызывает таких последствий, как тяжёлое похмелье, не ведёт к возникновению у потребителя агрессивного настроения.

Очищенные зародыши зерна, благодаря высокому содержанию основных питательных веществ - белка, жира, сахара, витаминов и минеральных соединений, нашли широкое применение в фармацевтической и пищевой промышленности при изготовлении специальных лечебных препаратов и высокопитательных концентратов.

Кроме того, в последние годы рожь все чаще используют в кормопроизводстве. Согласно базе данных ФАО около 9,8 млн. т. зерна ржи, произведенного в 2003 г. в Европе, было использовано на фуражные цели. Рожь эффективно используется в откорме крупного рогатого скота, овец, свиней, а также яйценоских кур после достижения ими пика продуктивности, но при условии постепенного ввода зерна ржи в рацион. Исследования по изучению и разработке способов обработки зерна ржи с целью увеличения норм ввода его в комбикорма и более рационального использования животными ведутся в Германии, Польше, Нидерландах, Канаде и других странах.

В нашей стране доля зерна ржи в комбикормовой промышленности пока

не превышает 5-20%. В основном рожь включается в состав комбикормов для свиней. Доброкачественную рожь можно использовать в рационах кормления свиней и крупного рогатого скота (до 50% состава кормовой смеси). При этом не снижается поедаемость корма, достигается высокий уровень продуктивности животных, отсутствует негативное влияние корма на качество мяса. В последние годы в регионах страны, где рожь основная зерновая культура, её доля в структуре зернофуража существенно возрастает. Многочисленные научные исследования подтвердили высокую эффективность использования ржи на корм и доказали ошибочность устаревших предубеждений.

На протяжении последнего десятилетия Япония постепенно стала самым большим импортёром ржи. Большую часть зерна ржи Япония использует в кормовой промышленности, что было обусловлено преимуществом в цене ржи по сравнению с другим кормовым зерном. Использование в концентрированном корме до 30% ржи дает не только прекрасные привесы скота на откорме, но и повышает качество мяса. Зеленая масса ржи успешно используется для приготов�