Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Обоснование приемов повышения урожайности сахарной свеклы в севооборотах Центрального Черноземья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Обоснование приемов повышения урожайности сахарной свеклы в севооборотах Центрального Черноземья"

На правах рукописи

БОРОВСКАЯ ЯНА ЮРЬЕВНА

ОБОСНОВАНИЕ ПРИЕМОВ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ В СЕВООБОРОТАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

18 ДПР 2013

Научный руководитель: д. с.-х. наук, профессор Уваров Г.И.

БЕЛГОРОД - 2013

005052052

Диссертационная работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Я. Горина» на базе ГНУ Белгородский НИИСХ Россельхозакадемии

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Уваров Геннадий Иванович

Официальные оппоненты: Казьмин Владимир Михайлович

доктор сельскохозяйственных наук, директор Центра химизации и сельскохозяйственной радиологии «Орловский»

Дурнев Геннадий Иванович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Курская государственная

сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова»

Защита диссертации состоится 12 апреля 2013 года в 14 ч. на заседании Диссертационного совета ДМ 220.052.01 в Орловском государственном аграрном университете по адресу: г. Орел, ул. Генерала Родина, д. 69.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки Орел ГАУ (г. Орел, бульвар Победы, д. 19).

Автореферат разослан И марта 2013 года и размещен на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» http://www.orelsau.ru и на сайте ВАК при Минобрнауки РФ http://www.vak.ed.gov.ru.

Просим прислать отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 220.052.01 Факс: 8(4862) 43-13-01, e-mail - dissovet-orelsau@yandex.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук, профессор Степанова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Основные пути повышения продуктивности сахарной свеклы в ЦЧР определяются сочетанием использования природного потенциала территории, возможностей современных сортов и гибридов и комплекса агротехнических приемов. Однако любой агротехнический прием должен иметь всестороннее научное обоснование.

Несмотря на имеющиеся сведения об эффективности ряда агроприемов возделывания культуры, в регионе остается дискуссионным представление о влиянии способов основной обработки почвы и системы удобрения в различных севооборотах на плодородие почвы, урожайность и качество продукции. Решение этой проблемы остается важной задачей земледелия.

Цель исследований - обоснование видов севооборотов, способов основной обработки и удобрений для повышения плодородия почвы, урожайности сахарной свеклы и ее качества.

Для успешного решения цели исследования были поставлены задачи:

1. Определить влияние агротехнических приемов возделывания культуры на плотность сложения и водный режим почвы;

2. Изучить влияние приемов возделывания культуры на количественный состав сорной растительности и воздушно-сухую массу сорняков;

3. Установить изменение содержания подвижных форм макроэлементов и нитрификационной способности почвы в зависимости от обработки, удобрений и севооборота;

4. Выявить изменение показателей кислотности и содержания микроэлементов в почве в зависимости от способов обработки, удобрений и севооборота;

5. Изучить влияние видов севооборотов, способов основной обработки почвы и удобрений на урожайность сахарной свеклы и качество продукции;

6. Дать экономическую и биоэнергетическую оценку применения видов севооборотов, способов основной обработки почвы и удобрений.

Научная новизна работы состоит в том, что в Центрально Черноземном регионе России проведена агрономическая оценка основных приемов возделывания сахарной свеклы, позволяющих повысить плодородие почвы, урожайность и качественные показатели продукции при оптимальных экономических и биоэнергетических показателях.

При этом установлены оптимальные параметры водно-физических свойств почвы, условия создания благоприятного фитосанитарного состояния посевов, питательного режима почвы с участием не только макро, но и микроэлементного состава.

Практическая значимость. На основании исследований предложены оптимальные виды севооборотов, дозы удобрений и способы обработки почвы в технологии возделывания сахарной свеклы. Исследования позволили обосновать, что для повышения урожайности сахарной свеклы и плодородия почвы рекомендуется дифференцированно выбирать различные виды севооборотов, удобрений и способов основной обработки почвы с учетом организационно-экономических возможностей и специализации хозяйств для получения урожайности сахарной свеклы от 34 до 50 т/га с хорошим качеством корнеплодов.

Полученные данные могут быть также использованы в практике сельскохозяйственного производства при планировании мероприятий по воспроизводству плодородия черноземных почв.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Комплексное влияние севооборотов, способов основной обработки и удобрений на водно-физические свойства, питательный режим, кислотность почвы и засоренность посевов;

2. Оптимальное сочетание вида севооборота, способов основной обработки почвы и системы удобрения позволяет получать урожайность сахарной свеклы 50 т/га с хорошим качеством;

3. Экономическое и энергетическое обоснование приемов повышения урожайности сахарной свеклы и плодородия почвы.

Реализация работы. Результаты исследований могут быть использованы при выборе технологии возделывания культуры. Основные параметры почвенной диагностики войдут в банк данных Научно-методического центра Российской академии сельскохозяйственных наук и Всероссийского НИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались автором и получили одобрение на международных научно-производственных конференциях (Белгород, 2009, 2010, 2011), на заседаниях кафедры селекции, семеноводства и растениеводства (2009, 2010, 2011), ученого совета агрономического факультета БелГСХА (2009, 2010, 2011). По материалам исследований опубликовано 14 печатных работ, 3 из которых в изданиях, рецензируемых ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 179 страницах компьютерной верстки и состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, списка литературы и приложения. Работа содержит 26 таблиц, 6 рисунков, 14 приложений. Библиографический указатель содержит 258 наименований, из которых 19 иностранных.

Декларация личного участия в выполнении работы. Автором осуществлялись: постановка задач, разработка программы исследований, проведение полевых опытов и лабораторных анализов, оценка литературных и полученных данных, формулирование основных положений и выводов и доведение их до научной общественности.

Автор выражает огромную благодарность д. с.-х. наук, профессору Уварову Г.И. за активное научное руководство, директору Белгородского НИИСХ Воронину А.Н., а также сотрудникам и заведующему лабораторией плодородия почв и мониторинга, д. с.-х. наук Соловиченко В.Д. за помощь в организации полевых и лабораторных исследований, директору ФГБУ «Центр агрохимической службы «Белгородский», д. с.-х. наук, профессору Лукину C.B. и его сотрудникам за помощь в организации лабораторных исследований, к. с.-х. наук Карабутову А.П. за плодотворные дискуссии и помощь в оказании проведения исследований, коллективу кафедры селекции, семеноводства и растениеводства БелГСХА им. В.Я. Горина за сотрудничество и поддержку.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Характеристика объекта, условия и методы исследований

Исследования проведены в стационарном полевом опыте на базе Белгородского научно-исследовательского института сельского хозяйства и кафедры селекции, семеноводства и растениеводства Белгородской ГСХА им. В.Я. Горина в 2008-2010 годах.

Почва опытного участка - чернозем типичный, среднемощный, малогумусный тяжелосуглинистый на лессовидном суглинке с содержанием в пахотном слое гумуса 5,3-5,4%, подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову), соответственно, 45-71 и 90-106 мг/кг почвы, рН солевой вытяжки - 5,6-6,4, степень насыщенности основаниями около 90%.

Опыт заложен в 1987 году. Объектом исследований были пятипольные севообороты (фактор А): плодосменный, зернопропашной и зернопаропропашной.

Изучали три способа основной обработки почвы под культуры севооборота (фактор В):

- вспашка на глубину 20-22 см под зерновые культуры, на 24-27 см под кукурузу и 30-32 см под сахарную свеклу плугом ПЛН-5-35;

- безотвальная обработка орудием типа «Параплау» на глубину 20-22 см под зерновые культуры, на 24-27 см под кукурузу и 30-32 см под сахарную свеклу;

- мелкая обработка заключалась в дисковом лущении на глубину 10-15 см.

Способам основной обработки предшествовало дисковое лущение стерни на

глубину 8-10 см на всех вариантах опыта.

Схема опыта с минеральными и органическими удобрениями (фактор С), включала одинарные и удвоенные дозы, рассчитанные на просто и расширенное воспроизводство плодородия почвы. Из минеральных удобрений использовали азофоску и диаммофоску, из органических навоз.

Схема опыта с одинарными дозами минеральных удобрений под культуры севооборотов:

Плодосменный севооборот:

1. Многолетние травы 1-го года пользования - удобрения не вносятся

2. Многолетние травы 2-го года пользования - удобрения не вносятся

3. Озимая пшеница ИбоРбоКбо+^о

4. Сахарная свекла N90 Р90 К»

5. Ячмень + многолетние травы МзоРшК^о

Зернопропашной севооборот:

1. Горох Р.4оК*о

2. Озимая пшеница ^оРбоКбо+Изо

3. Сахарная свекла N90 Р90 К90

4. Ячмень N50 Р50 Кя

5. Кукуруза на силос N70 Р70 К70

Зернопаропропашной севооборот:

1. Черный пар Р40 К40

2. Озимая пшеница N30 Р?8 Кд+Ызо

3. Сахарная свекла ЫдоРдоКдо

4. Кукуруза на силос Ы70 Р70 К70

5. Кукуруза на зерно N70 Р7о К70

Навоз вносили один раз за ротацию севооборота под сахарную свеклу навозоразбрасывателем. Одна доза навоза составляла 8 т/га, две дозы - 16 т/га севооборотной площади.

Повторность опыта в пространстве и времени трехкратная. Посевная площадь делянки составляет 120 м2 (4x30 м), учетная - 100 м2. Отбор почвенных и растительных образцов, их хранение и анализ проводили согласно существующим методам и методикам.

Агротехника возделывания сахарной свеклы была выдержана согласно организационно-технологическими нормативами (2006). В посевах использован гибрид свеклы ХМ 1820.

При возделывании сахарной свеклы применяли гербицид Бетанал 22 (3 л/га) против однолетних двудольных сорняков в фазе двух листьев культуры и по необходимости позднее. Против злаковых сорняков использовали Зелек Супер (0,8 л/га). Против вредителей применяли инсектицид Фастак (0,1 л/га).

Метеорологические условия в годы исследований отличались от среднемноголетних как по количеству осадков, так и по термическому режиму. Отмечались как засушливые периоды (с 20 июня по 1 сентября 2010 года), так и с избыточным увлажнением (апрель 2008 года). В целом выращивание сахарной свеклы проведено в контрастных погодных условиях, характерных природно-климатической зоне.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Комплексное влияние севооборотов, способов основной обработки и удобрений на изменение водно-физических свойств, питательного режима, кислотности почвы и засоренности посевов

1.1. Плотность сложения, водный режим почвы и засоренность посевов

Исследования показали, что вспашка и плодосменный севооборот незначительно понижали плотность почвы в слое 0-30 см. Удобрения, а особенно органические и минеральные при совместном их внесении снижали величину плотности сложения в слое почвы 0-30 см на 0,02-0,07 г/см3 по сравнению с неудобренным фоном, но данная зависимость была только в виде тенденции.

Плотность почвы в слое 0-30 см перед уборкой культуры во всех севооборотах и по всем вариантам обработки и удобрений была в пределах 1,18-1,27 г/см3, что является оптимальным параметром. Среди испытанных факторов плотность заметно снижается при внесении удобрений.

Запасы продуктивной влаги после посева культуры по всем вариантам опыта в слое почвы 0-20 см были хорошие и составили 55-66 мм. При этом они не зависели от вида севооборота, способа обработки почвы и удобрений. В слое почвы 0-100 см они характеризовались как очень хорошие.

К уборке культуры в слое почвы 0-20 см они снизились на 32-34 мм (в 2,1 раза) и характеризовались как удовлетворительные. В метровом слое почвы они снизились примерно в 1,9 раза.

Суммарное водопотребление сахарной свеклой увеличивалось в зерно-паропропашном севообороте. В плодосменном и зернопропашном севообороте количество потребляемой влаги снижалось на 79 м3/га (табл. 1).

Вспашка приводила к увеличению потребления влаги сахарной свеклой на 131 м3/га по сравнению с мелкой обработкой. Навоз и его сочетание с минеральными удобрениями повышали суммарное водопотребление на 78 м3/га по сравнению с контролем.

Размещение сахарной свеклы в плодосменном севообороте способствует более экономному использованию влаги, так как коэффициент водопотребления здесь был в 1,2 раза меньше, чем в двух других севооборотах.

Самым эффективным приемом экономного расходования влаги являются удобрения.

Таблица 1

Влияние севооборота, обработки почвы и удобрений на водопотребление сахарной свеклы в среднем за 2009-2010 гг. (слой почвы 0-100 см)

Удобрения, на 1 га Севооборот

навоз, т 1ЧРК, кг д.в. плодосменный зернопропашной зернопаропропашной

СВ\м3/га | КВ**, м3/т СВ\ м'/га | КВ", м3/т СВ', м3/га | КВ", м3/т

Вспашка

0 0 2640 125 2930 163 2860 179

180 2900 61 2760 58 2850 65

16 0 2770 68 2910 76 2900 98

180 2880 46 2660 45 2990 48

Мелкая

0 0 2600 108 2640 151 2680 137

180 2570 56 2770 64 2700 61

16 0 2770 73 2680 72 2860 74

180 2820 46 2630 50 2760 47

НСР05 СВ для фактора А - 55; фактора В - 67; фактора С - 68

НСР05 КВ для фактора А - 13; фактора В - 7; фактора С — 10

*СВ - суммарное водопотребление; КВ - коэффициент водопотребления.

Минеральная система удобрения снижала коэффициент водопотребления в 2,4 раза, а органическая в 1,9 раза по сравнению с контролем. Совместное внесение удобрений усиливало положительный эффект и коэффициент снижался в 3,1 раза по отношению к контролю, нивелируя влияние севооборотов и способов обработки почвы.

Засоренность посевов зависела от изучаемых приемов. Зернопаропропашной севооборот снижает засоренность посевов в 1,2 раза, воздушно-сухую массу сорняков в 1,4-1,9 раза по сравнению с плодосменным и зернопропашным севооборотом.

Мелкая обработка почвы способствует увеличению засоренности в 1,4 раза и в 1,2 раза их воздушно-сухой массы. Применение удобрений ведет к увеличению засоренности. Особенно это выражается на органической и органо-минеральной системах удобрения, где количество сорняков было больше в 1,6 раза, а их воздушно-сухая масса в 2,5 раза по отношению к контролю. Установлено, что севообороты и удобрения повышают воздушно-сухую массу сорной растительности, а мелкая обработка общее количество сорняков.

1.2. Способность почвы к нитрификации, содержание азота, фосфора, калия и

серы

В плодосменном севообороте нитрификационная способность почвы в слое 0-30 см увеличивается в 1,6 раза по отношению к зернопаропропашному. Кроме

того, мелкая обработка почвы увеличивает накопление нитратов по сравнению со вспашкой в 1,4 раза.

Минеральная система удобрения под сахарную свеклу снижает нитрификационную способность почвы по всем севооборотам и способам обработки в 2,0 раза по сравнению с контролем. Органическая и органо-минеральная системы удобрения в целом не влияли на нитрификационную способность почвы. Однако органо-минеральная система удобрения на фоне мелкой обработке снижала данный показатель в 1,8 раза по отношению к контролю.

Содержание легкогидролизуемого азота в слое почвы 0-30 см после посева культуры на контроле было средним (табл. 2). Наибольшее содержание этой формы азота в целом в слое 0-100 см наблюдалось в плодосменном севообороте. Действие способов обработки почвы на содержание азота зависит от вида севооборота и системы удобрения. Так вспашка усиливала действие плодосменного севооборота при минеральной и органической системе удобрения. Органо-минеральная система удобрения повышала содержание азота в слое почвы 0-30 см на 7% по отношению к контролю. При этом наибольшее повышение отмечено в пропашных севооборотах по вспашке.

К уборке сахарной свеклы содержание легкогидролизуемого снижалось до низкого уровня, а в слое 0-100 см до очень низкого (в 1,6-1,7 раза). При этом различия между вариантами сглаживались.

Таблица 2

Содержание легкогидролизуемого азота в почве в зависимости от приемов возделывания в среднем за 2009-2010 гг., мг/кг

Удобрения, на 1га глубина, см Севооборот, способ обработки почвы и срок определения

плодосменный зернопропашной зернопаропропашной

навоз, т КРК, кг д.в.

после посева перед уборкой после посева перед уборкой после посева перед уборкой

Вспашка

0 0 0-30 179 114 160 105 158 104

0-100 152 97 137 82 129 84

180 0-30 187 129 152 106 161 102

0-100 165 104 134 85 128 80

16 0 0-20 170 106 155 95 163 102

0-100 138 82 127 76 133 79

180 0-30 183 106 173 110 169 101

0-100 154 89 142 87 136 83

Мелкая

0 0 0-30 172 102 163 93 155 94

0-100 145 83 134 79 134 80

180 0-30 179 111 171 100 158 95

0-100 158 93 138 83 129 77

16 0 0-30 175 100 178 108 154 96

0-100 140 81 143 86 120 77

180 0-30 182 110 174 115 160 97

0-100 146 85 132 85 123 75

НСР05, мг/кг после посева (0-30 см) для фактора А - фактора В - 6; фактора С - 8

перед уборкой (0-30 см) для фактора А - 5; фактора В - 4; фактора С — 6

после посева (0-100 см) для фактора А - 9; фактора В - 7; фактора С -10

перед уборкой (0-100 см) для фактора А - 5; фактора В - 4; фактора С — 6

Содержание подвижного фосфора в слое почвы 0-30 см после посева культуры на контрольном варианте было средним. При внесении минеральных удобрений отдельно и совместно с навозом оно возрастало до очень высокого уровня обеспеченности. Органическая система удобрения создавала повышенное содержание подвижного фосфора.

К уборке культуры на контроле обеспеченность почвы данным элементом становилась низкой, а при минеральной системе удобрения высокой (рис. 1).

зоо

250 -| 200 -| 150 1 ОО 50 +

_

=

□ плодосменный ■ зернопропашной О зернопаропропашной

Рис. I Содержание подвижного фосфора в слое почвы 0-30 см после посева сахарной свеклы в зависимости от приемов возделывания в среднем за 2009-2010 гг (о - без удобрений, м - минеральные удобрения, н - навоз)

Содержание обменного калия в почве на контрольных вариантах после посева было повышенным и значительно не различалось по севооборотам. Перед уборкой культуры содержание доступного растениям калия переходило в среднюю степень обеспеченности (рис. 2).

Рис. 2 Содержание обменного калия в слое почвы 0-30 см после посева сахарной свеклы в зависимости от приемов возделывания в среднем за 2009-2010 гг

Таким образом, наиболее благоприятные условия для фосфорно-капийного питания сахарной свеклы складываются при органо-минеральной системе удобрения, которая повышает содержание подвижного фосфора и калия до очень высокого уровня. На данных вариантах их содержание было соответственно в 4,2 раза и в 2,2 раза выше, чем на вариантах без удобрений. Усилению положительной

роли данной системы удобрения на содержание фосфора способствует мелкая обработка почвы, а на содержание подвижного калия — вспашка. Мелкая обработка повышает содержание подвижного фосфора в слое почвы 0-30 см в 1,6 раза и снижает подвижного калия - в 1,3 раза по сравнению со вспашкой. При этом плодосменный севооборот способствовал снижению их содержания в 1,3 раза. К уборке культуры содержание подвижного фосфора и калия в слое почвы 0-30 см уменьшается в 1,2 раза.

При изучении содержания подвижной серы в почве установлено, что в плодосменном севообороте ее концентрация увеличивается в 1,3 раза. При общем низком фоне обеспеченности почвы подвижной серой значение данного севооборота в оптимизации режима питания сахарной свеклы повышается. На содержание подвижной серы в почве виды удобрений не оказали влияния, так как этот элемент в них содержится в очень малых количествах. Исключение составляет вариант плодосменного севооборота на фоне удобрений по вспашке.

1.3. Кислотность почвы и содержание микроэлементов (2,п, Си, Со, Мо, Мп, В)

Зернопаропропашной севооборот и минеральные удобрения в равной степени способствуют значительному подкислению почвы в слое 0-30 см. При совместном их применении подкисляющий эффект усиливается и почва приобретает сильнокислую степень. Отрицательное действие минеральных удобрений сильнее проявляется на фоне мелкой обработки почвы. Снижению кислотности способствует в первую очередь плодосменный севооборот, затем органическая система удобрения. Совместное их действие снижает кислотность и доводит показатель рН до нейтрального и близкому к нейтральному значению. Положительное действие органических удобрений в плодосменном севообороте усиливает мелкая обработка почвы, а в пропашных севооборотах отвальная вспашка. Зернопропашной севооборот и органо-минеральная система удобрения оптимизируют показатели кислотности почвы (рис. 3).

Рис. 3 Обменная кислотность почвы в слое 0-30 см в посевах сахарной свеклы в зависимости от приемов возделывания в среднем по срокам наблюдения за 2009-2010 гг. (рНСШ1, ед. рН)

В почве опытного участка содержание подвижных форм цинка, меди, кобальта и молибдена низкое, а марганца и бора высокое. Полученные результаты позволили установить связь содержания ряда микроэлементов с кислотностью почвы. По

нашим данным с увеличением кислотности почвы повышается подвижность цинка, марганца, меди, кобальта и частично бора, но снижается молибдена. Более всего выражена кислотность на вариантах с минеральными удобрениями, а также в зернопаропропашном севообороте и по мелкой обработке почвы.

Важно также то, что к уборке сахарной свеклы содержание подвижных форм микроэлементов в слое 0-30 см снижается в среднем от 8 до 30% и в будущем из-за высокого их выноса урожаем возможен острый дефицит. К уборке отмечено наибольшее снижение содержания в почве бора. При размещении культуры в плодосменном севообороте будет снижаться острота в содержании этого элемента. Содержание цинка к уборке снижается интенсивно (на 22%), но применение органо-минеральной системы удобрения в плодосменном севообороте уменьшает его потери. Усилению положительной роли органо-минеральной системы удобрения способствует вспашка.

Таким образом, оптимальным вариантом улучшения водно-физических свойств, кислотности и питательного режима почвы является совместное применение минеральных удобрений и навоза в плодосменном севообороте под вспашку.

2. Оптимальное сочетание вида севооборота, способов основной обработки

почвы и системы удобрения позволяет получать урожайность сахарной свеклы 50 т/га с хорошим качеством

Урожайность корнеплодов и ботвы сахарной свеклы в большей степени зависит от минеральных удобрений, чем от навоза, вида севооборота и способа обработки почвы (табл. 3). Возделывание сахарной свеклы в плодосменном севообороте повышает урожайность корнеплодов на 3 т/га. Вспашка увеличивает урожайность корнеплодов на 1,5 т/га по сравнению с мелкой обработкой почвы, но не имеет преимущества перед безотвальной обработкой.

Вспашка эффективна при совместном внесении двойных доз минеральных удобрений и навоза. Прибавки урожая корнеплодов возрастает больше от внесения минеральных удобрений, чем навоза. Совместное применение минеральных удобрений и навоза повышает урожайность корнеплодов в 2,0-2,8 раза.

Урожайность ботвы сахарной свеклы зависит в большей степени от минеральных удобрений, чем вида севооборота и способа обработки почвы. Среди севооборотов более эффективным является зернопаропропашной, где урожайность ботвы повышается на 0,7 т/га. Мелкая обработка почвы повышает урожайность ботвы на 0,8 т/га по сравнению со вспашкой.

Минеральные удобрения увеличивают урожайность ботвы в 2,0-3,5 раза, а навоз в 1,5-2,2 раза по отношению к вариантам без удобрений. Совместное применение минеральных удобрений и навоза повышает урожайность ботвы в 2,6-3,9 раза.

Сахаристость корнеплодов сахарной свеклы была высокой на вариантах опыта без минеральных удобрений. В этом случае она не зависела ни от вида севооборота, ни от способа основной обработки почвы.

Минеральная система удобрения понижала абсолютные значения сахаристости на 1,1% по отношению к контролю, но повышала выход сахара с гектара в 1,8 раза. Применение навоза удерживает сахаристость на уровне варианта без удобрений, но

при этом выход сахара увеличивается в 1,8 раза. Это указывает на равную эффективность использования минеральной и органической системы удобрения в получении конечного продукта свеклосахарного производства.

Однако, совместное внесение минеральных и органических удобрений, удерживая сахаристость на уровне варианта без удобрений, увеличивает выход сахара еще больше - в 2,7 раза.

Таблица 3

Урожайность корнеплодов сахарной свеклы в зависимости от агроприемов возделывания в среднем за 2008-2010 гг., т/га

Удобрения, на 1га Севооборот и способ обработки почвы

навоз, т ЫРК, кг д.в. плодосменный зернопропашной зернопаропропашной

урожайность прибавка от удобрений урожайность прибавка от удобрений урожайность прибавка от удобрений

Вспашка

0 0 18,4 - 15,1 - 12,9 -

90 26,4 8,0 25,8 10,7 23,4 10,5

180 35,6 17,2 35,3 20,2 31,9 19,0

8 0 24,1 5,7 22,9 7,8 20,7 7,8

90 33,6 15,2 34,5 19,4 32,8 19,9

180 38,0 19,6 39,1 24,0 35,4 22.5

16 0 33,7 15,3 30,5 15,5 25,5 12,6

90 39,3 20,9 40,5 25,5 37,0 24,1

180 49,3 30,9 45,0 30,0 50,0 37,1

Безотвальная

0 0 19,0 - 14,2 - 14,5 -

90 28,8 9,8 22,7 8,5 28,0 13.5

180 36,9 17,9 32,9 18,6 33,8 19,3

8 0 26,1 7,1 23,3 9,0 22,5 8,0

90 31,2 12,2 31,9 17,7 28,8 14,3

180 39,0 20,0 35,5 21,3 39,2 24,7

16 0 32,3 13,3 26,9 12,7 26,6 12.1

90 38,1 19,1 35,9 21,7 37,9 23,4

180 46,3 27,3 41,1 26,9 45,4 30,9

Мелкая

0 0 20,5 - 13,5 - 14,8 -

90 27,7 7,2 24,2 10,7 24,6 9,8

180 33,0 12,5 29,7 16,3 31,2 16,4

8 0 24,8 4,3 21,9 8,5 24,2 9.4

90 31,9 11,4 30,0 16,5 31,6 16,8

180 36,9 16,4 34,2 20,7 37,6 22,8

16 0 29,4 8,9 28,5 15,0 29,1 14,3

90 37,6 17,1 32,3 18,8 38,4 23.6

180 46,8 26,3 38,5 25,0 44,5 29,7

НСР05 для корнеплодов: А - 1,8; В - 1,4; С - 3,1; для ботвы: А-0,6; В - 0,6; С - 1,1.

Вспашка усиливает положительное действие органо-минеральной системы удобрения, увеличивая выход сахара с гектара на 0,7 т по сравнению с мелкой обработкой почвы. Плодосменный севооборот повышал выход сахара на 0,4 т/га, по сравнению с зернопаропропашным севооборотом.

Изучаемые приемы агротехники сахарной свеклы оказывают влияние на содержание элементов питания в растениях сахарной свеклы. Так органо-минеральная система удобрения приводит к наибольшему накоплению азота и фосфора в корнеплодах и ботве сахарной свеклы. Содержание азота в корнеплодах увеличивалось в 1,4 раза, а фосфора в 2,0 раза по отношению к варианту без удобрений. Накопление их в ботве идет менее интенсивно. Содержание азота в ботве было больше в 1,2 раза, а фосфора 1,7 раза, чем в корнеплодах. Внесение навоза увеличивает содержание калия в корнеплодах в 1,3 раза, но не влияет на содержание серы. Однако применение удобрений снижает содержание калия и серы в ботве сахарной свеклы в 1,3 раза по отношению к контролю. Серы в ботве содержится в 3,7 раза, а калия в 4,1 раза больше, чем в корнеплодах.

Плодосменный севооборот способствует увеличению содержания азота и калия в корнеплодах в 1,2 раза, но снижает содержание серы в 1,7 раза по сравнению с зернопаропропашным севооборотом. Вспашка увеличивала содержание азота в корнеплодах на 13% по сравнению с мелкой обработкой почвы. Плодосменный севооборот увеличивает содержание азота в ботве в 1,2 раза.

Соотношение азота, фосфора, калия, серы в корнеплодах и ботве в условиях опыта было соответственно 1,0:0,2:1,2:0,3 и 1,0:0,1:1,4:0,3, из чего следует, что сахарная свекла одна из калиепоглощающих культур.

Превышений ПДК по нитратам в корнеплодах на всех вариантах опыта не выявлено. Наименьшее содержание нитратов в корнеплодах отмечено при внесении навоза. Накопление нитратов в ботве сахарной свеклы превышает значение ПДК в 9 раз.

3. Экономическое и биоэнергетическое обоснование эффективности приемов повышения урожайности сахарной свеклы и плодородия почвы

В условиях опыта затраты на возделывание сахарной свеклы в большей степени возрастают при внесении минеральных удобрений, и снижаются при внесении навоза (табл. 4).

Отмечена высокая экономическая эффективность возделывания сахарной свеклы в плодосменном севообороте на фоне вспашки. Особенно высокие экономические показатели наблюдаются при внесении двойных доз навоза.

Однако при внесении на фоне органических удобрений минеральных туков рентабельность производства сахарной свеклы снижается, хотя отмечается рост чистого дохода. Исключение составил вариант зернопаропропашного севооборота на фоне вспашки.

На повышение энергетической эффективности в большей степени влияют минеральные удобрения. Наибольшие значения коэффициента биоэнергетической эффективности наблюдались при внесении их на фоне двойных доз навоза. Усиливает положительную роль удобрений возделывание свеклы в зерно-паропропашном и особенно плодосменном севообороте.

Кроме того, на величину эффективности влияет вспашка. При совместном внесении двойных доз минеральных и органических удобрений она оказалась наиболее эффективной.

Таблица 4

Экономическая и биоэнергетическая эффективность производства сахарной свеклы в зависимости от вида севооборота, способа обработки почвы и удобрений в среднем за 2008-2010 гг.

Удобрения, на 1 га Чистый доход (ЧД, руб./га), уровень рентабельности (Р, %) и коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ) по видам севооборота

плодосменный зернопропашной зернопаропропашной

навоз, т ЫРК кг д.в. ЧД Р КЭЭ ЧД Р КЭЭ ЧД Р КЭЭ

Вспашка

0 0 17 290 109 3,9 11 290 71 3,3 7 390 47 2,9

90 25 661 117 4,9 24 521 112 4,9 20 261 93 4,5

180 36210 130 5,9 35 610 128 5,9 29 550 106 5,4

8 0 26 715 160 4,3 24 555 147 4,2 20 595 124 4,4

90 37 786 167 5,5 39 346 173 5,7 36 346 160 5,7

180 39 695 138 5,6 41 615 145 5,8 35 015 122 5,5

16 0 43 160 247 5,7 37 460 214 5,3 28 400 162 4,2

90 47 211 201 6,0 49 431 210 6,2 43 071 183 5,5

180 59 200 200 6,6 51 520 174 6,1 60 460 205 6,6

Безотвальная

0 0 18 775 122 4,2 10 195 66 3,3 10 675 69 3,4

90 30 386 142 5,3 19 466 91 4,3 28 946 135 5,2

180 38 955 142 6,2 31 695 115 5,7 33 375 122 5,8

8 0 30 720 189 5,0 25 620 158 4,6 24 240 149 4,5

90 33 871 152 5,3 35 131 158 5,4 29 551 133 5,0

180 41 900 148 5,9 35 600 126 5,5 42 260 149 6,0

16 0 41 045 240 5,7 31 385 184 5,0 30 785 180 5,0

90 45 456 197 5,8 41 496 179 5,5 45 096 195 5,8

180 54 205 186 6,3 44 845 154 5,8 52 585 180 6,3

Мелкая

0 0 21 678 142 4,7 9018 59 3,3 11 418 75 3,7

90 28 609 135 5,3 22 309 105 4,8 23 029 108 4,9

180 32 138 118 5,9 26 258 96 5,5 28 898 106 5,7

8 0 28 583 178 5,0 23 423 146 4,5 27 503 171 4,9

90 35 334 160 5,5 31 854 144 5,3 34 794 158 5,5

180 38 323 136 5,7 33 403 119 5,4 39 583 141 5,8

16 0 36 028 213 5,5 34 348 203 5,4 35 488 210 5,5

90 44 759 195 6,0 35 219 154 5,3 46 199 202 6,1

180 55 308 191 6,6 40 368 140 5,6 51 168 177 6,3

Сопоставив экономическую и биоэнергетическую оценку эффективности изучаемых агроприемов, можно заключить, что наиболее рациональным способом повышения эффективности производства сахарной свеклы является возделывание ее в плодосменном и зернопаропропашном севооборотах при внесении органических и минеральных удобрений в двойных дозах под вспашку. Данные варианты обеспечивают чистый доход в пределах 59200-60460 руб./га и биоэнергетическую эффективность порядка 6,6 единиц при уровне рентабельности 200-205%.

выводы

На основании проведенных исследований и полученных результатов можно сделать следующие выводы:

1. Плотность слоя почвы 0-30 см в опыте перед уборкой сахарной свеклы была в пределах оптимальных значений (1,18-1,27 г/см3). Существенных изменений плотности сложения в зависимости от изучаемых приемов не обнаружено.

Вид севооборота и способы обработки почвы не влияли на запасы продуктивной влаги в слое 0-100 см. Органо-минеральная система удобрения снижала количество влаги перед уборкой на 20%. В тоже время она повышала эффективность расходования влаги сахарной свеклой в 3,1 раза.

2. Зернопаропропашной севооборот способствует снижению количества сорной растительности в 1,2 раза, а ее воздушно-сухой массы в 1,4-1,9 раза по сравнению с другими севооборотами. Вспашка снижает засоренность посевов в 1,4 раза, а массу сорняков в 1,2 раза по отношению к мелкой обработке почвы. Применение навоза отдельно и совместно с минеральными удобрениями способствует увеличению численности сорняков в 1,6 раза, а массу их в 2,5 раза по отношению к контролю. Плодосменный севооборот и удобрения способствуют интенсивному накоплению воздушно-сухой массы сорняков, а мелкая обработка их численности.

3. Нитрификационная способность почвы возрастает в 1,6 раза в плодосменном севообороте и увеличивается до повышенного уровня под его влиянием. Минеральная система удобрения снижает нитрификационную способность почвы в 2,0 раза. Совместное внесение минеральных удобрений и навоза по вспашке увеличивает нитратонакопление. Мелкая обработка почвы повышает данный показатель в 1,4 раза по сравнению со вспашкой, но на фоне органо-минеральной системы удобрения эффективность накопления нитратов снижается в 1,8 раза по отношению к неудобренному варианту.

4. Содержание легкогидролизуемого азота в слое почвы 0-30 см после посева повышалось в плодосменном севообороте в 1,2 раза. Минеральная и органо-минеральная системы удобрения усиливают положительное действие плодосменного севооборота в накоплении данной формы азота. К уборке сахарной свеклы содержание азота в слое 0-30 см снизилось до низкого уровня, а в слое 0-100 см в 1,61,7 раза. При этом различия между вариантами сглаживались.

5. Наиболее благоприятные условия для фосфорно-калийного питания сахарной свеклы складываются на органо-минеральной системе удобрения. Содержание подвижного фосфора и калия в слое 0-30 см повышается до очень высокого уровня. Мелкая обработка повышает содержание подвижного фосфора в почвы в 1,6 раза и снижает содержание подвижного калия - в 1,3 раза по сравнению со вспашкой. Плодосменный севооборот способствует снижению содержания подвижных форм фосфора и калия в 1,3 раза по сравнению с пропашными видами. К уборке содержание в почве фосфора и калия уменьшается в 1,2 раза.

6. На фоне низкой обеспеченности почвы подвижной серой плодосменный севооборот увеличивает данный показатель в 1,3 раза, по сравнению с зернопаропропашным. Усиливает положительное действия севооборота органо-минеральная система удобрения и вспашка. К уборке сахарной свеклы содержание подвижной серы в почве не меняется.

7. Минеральная система удобрения и зернопаропропашной севооборот повышают гидролитическую кислотность почвы до сильнокислых значений. Отрицательное действие минеральных удобрений сильнее проявляется на мелкой обработке почвы, которая повышает кислотность на 0,37 ммоль/100 г почвы. Наиболее благоприятная физико-химическая среда для сахарной свеклы складывается при внесении навоза и размещении её в плодосменном севообороте. Применение навоза в этом случае снижает кислотность до нейтрального значения или близкого к нему. Действие севооборотов и удобрений на изменение кислотности почвы распространяется до глубины 100 см.

8. Содержание в почве опыта подвижных соединений Ъл, Си, Со, Мо низкое, а Мп и В - высокое. Повышение кислотности почвы приводит к увеличению содержания подвижных форм 7.п, Мп, Си, Со, частично В, и снижению Мо. Зернопаропропашной севооборот способствует увеличению содержания Ъа. в 2,2 раза, Си - в 2,0 раза, Со - в 1,6 раза. Однако содержание В и Мо снижается в 1,2-1,3 раза по сравнению с плодосменным севооборотом. Минеральные удобрения повышали содержание подвижных Си - в 1,6 раза, Мп - в 1,2 раза. Совместное применение удобрений повышало содержание подвижного Тп в 1,7 раза, Со — в 1,9 раза, оптимизирует при этом содержание Си, Мп, а содержание В и Мо остается на уровне контроля.

К уборке сахарной свеклы содержание подвижных форм микроэлементов в слое 0-30 см снижается в среднем на 8-30%. Больше всего снижается содержание бора (30%) и цинка (22%). Применение органо-минеральной системы удобрения уменьшает интенсивность потерь подвижных форм Хп, Мп и Си. Стабилизировать потерю Ъа. можно размещением свеклы в плодосменном севообороте на фоне вспашки.

9. Наибольшая урожайность корнеплодов и ботвы сахарной свеклы получена при совместном внесении двойных доз минеральных удобрений и навоза. Урожайность корнеплодов при этом варианте повысилась в 2,8 раза, а ботвы в 3,9 раза. Усилить положительную роль удобрений можно применением плодосменного севооборота или вспашки и дополнительно получить по 3 и 5 т/га корнеплодов соответственно.

10. Минеральная система удобрения снижала абсолютные значения сахаристости на 1,1%. Совместное внесение минеральных удобрений и навоза обеспечивает сахаристость на уровне варианта без удобрений и увеличивает выход сахара в 2,7 раза. Вспашка усиливает положительное действие органо-минеральной системы удобрения, увеличивая выход сахара с гектара на 0,7 т по сравнению с мелкой обработкой почвы. Плодосменный севооборот способствовал повышению выхода сахара на 0,4 т/га, по сравнению с зернопаропропашным севооборотом.

11. Химический состав сахарной свеклы изменялся в большей мере под влиянием удобрений, чем севооборотов и способов обработки почвы. Органо-минеральная система удобрения повышала концентрацию азота в корнеплодах сахарной свеклы на 40, фосфора на 100%, а в ботве - на 20 и 70% соответственно. Содержание калия в корнеплодах возрастает при внесении навоза. Применение удобрений снижает содержание калия и серы в ботве на 30%. Плодосменный севооборот увеличивает содержание азота и калия в корнеплодах на 20%, но снижает содержание серы на 70%. Вспашка увеличивала содержание азота

в корнеплодах на 13% по сравнению с мелкой обработкой почвы. Содержание нитратного азота в корнеплодах по всем вариантам опыта не превышает допустимый уровень. Особенно низкое значение нитратов обнаружено при внесении навоза. Содержание нитратов в ботве в десятки раз превышает их содержание в корнеплодах.

Содержание основных элементов питания (азота, фосфора, калия, серы) в ботве в 2,1-4,1 раза выше, чем в корнеплодах. Соотношение их в корнеплодах сахарной свеклы было равно как: 1,0:0,2:1,2:0,3, а в ботве - 1,0:0,1:1,4:0,3. Количество элементов питания, поглощенных сахарной свеклой составляет следующий нисходящий ряд: калий>азот>сера>фосфор.

12. Наиболее эффективными приемами возделывания сахарной свеклы являются: размещение ее в плодосменном и зернопаропропашном севооборотах и внесение органических и минеральных удобрений в двойных дозах под вспашку. Данные варианты обеспечивают чистый доход порядка 59200-60460 руб./га и биоэнергетическую эффективность до 6,6 ед. при уровне рентабельности около 200%.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях юго-западной части ЦЧР для повышения урожайности сахарной свеклы и плодородия почвы рекомендуется дифференцированный выбор различных видов севооборотов, систем удобрения и способов основной обработки почвы с учетом организационно-экономических возможностей и специализации хозяйств.

1. В экономически неустойчивых хозяйствах под сахарную свеклу следует вносить навоз по 16 т/га площади плодосменного севооборота под вспашку. Это позволяет получить 34,0 т/га корнеплодов с чистым доходом 43 тыс. руб./га при уровне рентабельности 247% и энергетическим коэффициентом 5,7.

2. В хозяйствах среднего экономического потенциала необходимо размещать культуру в зернопропашном севообороте и вносить под вспашку минеральные удобрения №0Р90К90 кг/га д.в и 16 т/га навоза. При этом можно получать до 41 т/га корнеплодов с чистым доходом 49 тыс./га, рентабельностью в 210% и энергетическим коэффициентом 6,2.

3. В хозяйствах с развитой экономикой для получения 50 т/га корнеплодов сахарной свеклы, 59,2-60,5 тыс. руб./га чистого дохода при уровне рентабельности до 200-205% и энергетическим коэффициентом 6,6, в плодосменном и зернопаропропашном севооборотах использовать органо-минеральную систему удобрения (16 т/га навоза+Ы180Р180К180) под вспашку.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Уваров Г.И. Приемы регулирования кислотности чернозема в севообороте с сахарной свеклой / Г.И. Уваров, А.П. Карабутов, Я.Ю. Боровская // Сахарная свекла, -2011,-№4. с. 26-28.

2. Уваров Г.И. Влияние агротехнологии на сахаристость и элементный состав корнеплодов / Г.И. Уваров, Я.Ю. Боровская // Сахарная свекла, - 2011. - №8. - с. 23-25.

3. Уваров Г.И. Бор в технологии возделывания сахарной свеклы / Г.И. Уваров, Я.Ю. Боровская // Сахарная свекла, - 2011. - №9. - с. 22-24.

Публикации в материалах конференций, других научных и научно практических изданиях

4. Боровская Я.Ю. Эффективность приемов возделывания сахарной свеклы / Я.Ю. Боровская, Г.И. Уваров, А.П. Карабутов // Проблемы с-х. производства на современном этапе и пути их решения: материалы XIV междунар. науч.-производ. конф. (17-20 мая 2010 года) / БелГСХА. - Белгород, 2010. - с. 9.

5. Карабутов А.П. Изменение кислотности чернозема типичного в длительных опытах с удобрениями / А.П. Карабутов, Г.И. Уваров, Я.Ю. Боровская // Проблемы с-х. производства на современном этапе и пути их решения: материалы XIV междунар. науч.-производ. конф. (17-20 мая 2010 года) / БелГСХА. - Белгород, 2010. - с. 24.

6. Карабутов А.П. Приемы повышения урожайности озимой пшеницы и сахарной свеклы в Центральном Черноземье / А.П. Карабутов, Г.И. Уваров, В.Д. Соловиченко, Я.Ю. Боровская // Управление продукционным процессом в агротехнологиях 21 века: реальность и перспективы / Материалы межд.науч,-произв. конф., посвящ. 35-летию образования Белгород. НИИСХ, 15-16 июля 2010 г. - Белгород: «Отчий край», 2010. - с. 102-105.

7. Карабутов А.П. Длительное влияние удобрений на кислотность чернозема типичного / А.П. Карабутов, Г.И. Уваров, В.Д. Соловиченко, Я.Ю. Боровская // Материалы IV Междунар. науч. конф. // «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (11-14 окт. 2010 г). Белгород. Изд-во БГУ. - с. 200-203.

8. Карабутов А.П. Изменение поглощенных кальция и магния в длительных опытах с удобрениями / А.П. Карабутов, Г.И. Уваров, В.Д. Соловиченко, Я.Ю. Боровская // Материалы научно-практической конференции Курского отделения межрегиональной общественной организации «Общество почвоведов имени В.В. Докучаева» //Актуальные проблемы почвоведения, экологии и земледелия, (г. Курск, декабрь 2010 г.). - Курск: ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН,2010.-с. 80-83.

9. Карабутов А.П. Кислотность и содержание подвижного фосфора в почве многолетнего опыта с удобрениями и обработками / А.П. Карабутов, Г.И. Уваров, Я.Ю. Боровская // Сохранение и воспроизводство плодородия почв в адаптивно-ландшафтном земледелии (к 70-летию со дня рождения академика А.П. Щербакова) Сб. докл. Всеросс. Науч-практ. Конф., ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 13-15 сент. 2011 г., Курск, - с. 182-186.

10. Боровская Я.Ю. Влияние технологии возделывания на урожай и сахаристость корнеплодов сахарной свеклы / Я.Ю. Боровкая, Г.И. Уваров // Материалы XV научно-производствен ной конференции «Проблемы с.-х. производства на современном этапе и пути их решения» (23-26 мая 2011 года) Белгород, 2011. - с. 18.

11. Боровская Я.Ю. Урожайность и качество сахарной свёклы в зависимости от технологии возделывания / Я.Ю. Боровская, Г.И. Уваров // Бюллетень научных работ. Выпуск 25. Белгород: Изд. БелГСХА, 2011. - с. 19-24.

12. Боровская Я.Ю. Сера в технологии возделывания сахарной свеклы / Я.Ю. Боровская, Г.И. Уваров, А.П. Карабутов // Материалы конференции «Инновационные пути развития АПК на современном этапе». XVI международная науч.-произв. конф. - Белгород, 2012. - Издательство Белгородской ГСХА. - с. 52.

13. Уваров Г.И., Карабутов А.П., Боровская Я.Ю., Найдёнов А.А. Режим серы чернозёма типичного в зависимости от агроприёмов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции Белгородского НИИСХ Россельхозакадемии «Биологизация адаптивно-ландшафтной системы земледелия - основа повышения плодородия почвы, роста продуктивности сельскохозяйственных культур и сохранения окружающей среды». 12-13 июля 2012 года. Белгород, 2012. -Издательство «Отчий край». — с. 97-102.

14. Уваров Г.И., Боровская Я.Ю., Карабутов А.П. Сера в технологии возделывания сахарной свеклы // Докучаевское наследие: Итоги и перспективы развития научного земледелия в России / Сб. науч. докл. Межд. науч.-практ. конф., посвящ. 120-летию организации "Особой экспедиции лесного департамента по испытанию и учету различных способов и приемов лесного и водного хозяйства в степях южной России" и 120-летию становления ГНУ " Воронежский НИИСХ им. В.В. Докучаева РАСХН". - Каменная Степь, 2012. - с. 208-213. Материалы науч. конф. в ВорНИИСХ. 22.04.12.

Подписано в печать 05.03.2013. Формат 60X84 1/16. Уел печ. л. 1,25. Уч-изд. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ 6993.

Отпечатано в типографии ООСКОНСТАНТА" 308023, г. Белгород, ул. Менделеева, 6. тел. (4722) 300-720

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Боровская, Яна Юрьевна, Белгород

ФГБОУ ВПО «БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ В.Я. ГОРИНА»

На правах рукописи

БОРОВСКАЯ ЯНА ЮРЬЕВНА

ОБОСНОВАНИЕ ПРИЕМОВ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ В СЕВООБОРОТАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ

06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: д. с.-х. наук, профессор Уваров Г.И.

БЕЛГОРОД - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. РОЛЬ СЕВООБОРОТА, ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ В ПОВЫШЕНИИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ И

УРОЖАЙНОСТИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ (обзор литературы) 10

1.1. Биологические особенности сахарной свеклы 11

1.2. Влияние чередования культур на свойства почвы и урожайность ^ культуры

1.3. Влияние способов основной обработки почвы на свойства ^ почвы и урожайность культуры

1.4. Роль удобрений в регулировании условий питания, урожайности ^ и качества продукции

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА, УСЛОВИЯ И

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 41

2.1. Характеристика объекта исследований 41

2.2. Агрометеорологические условия проведения исследований 44

2.3. Методы исследований 48

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ СЕВООБОРОТОВ, СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ НА ПЛОТНОСТЬ ПОЧВЫ,

ВОДНЫЙ РЕЖИМ И ЗАСОРЕННОСТЬ ПОСЕВОВ 50

3.1. Плотность и водный режим почвы 50

3.2. Засоренность посевов 59

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ СЕВООБОРОТОВ, СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ

МАКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВЕ 62

4.1. Способность почвы к нитрификации и содержание ^ щелочногидролизуемого азота

4.2. Содержание подвижных форм фосфора и калия 68

4.3. Содержание подвижной серы 75

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ СЕВООБОРОТОВ, СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ НА КИСЛОТНОСТЬ И

МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ПОЧВЫ 80

5.1. Кислотность почвы 8 0

5.2. Содержание подвижных форм цинка, марганца и меди 86

5.3. Содержание подвижных форм кобальта, молибдена и бора 98

ГЛАВА 6. УРОЖАЙНОСТЬ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ И ЕЕ КАЧЕСТВО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ

ВОЗДЕЛЫВАНИЯ {{0

6.1. Урожайность сахарной свеклы и структура урожая 110

6.2. Сахаристость и выход сахара 115

6.3. Содержание макроэлементов (азот, фосфор, калий и сера) и нитратов в продукции 117

ГЛАВА 7. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АГРОПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

САХАРНОЙ СВЕКЛЫ 125

7.1. Экономическая эффективность приемов возделывания 125

7.2. Биоэнергетическая эффективность приемов возделывания 129 ВЫВОДЫ 133 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 13 7 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 148 ПРИЛОЖЕНИЯ 166

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Сахарная свекла - одна из важнейших сельскохозяйственных культур, единственная в нашей стране, используемая в качестве сырья для производства сахара, являющегося ценным энергетическим продуктом питания. В мировом производстве сахара на долю сахарной свеклы приходится около 30%. Определенную практическую ценность представляют также отходы свеклосахарного производства — патока (меласса), жом, дефекат (Кошкин и др., 2005).

В сельском хозяйстве Российской Федерации последние годы характеризуются расширением посевных площадей, повышением урожайности и увеличения валовых сборов сахарной свеклы. Основные посевные площади и производство сахара сконцентрированы в Центральном Федеральном округе. Доля посевных площадей здесь составляет 49,1%, а производство сахара - 47%. Среди областей ЦЧР наибольшие площади были сосредоточены в Воронежской области (202 тыс. га), Курской и Белгородской областях (188 и 153 тыс. га соответственно). За последние 12 лет валовый сбор свеклы в среднем по России составлял 28,6 млн. т, при средней урожайности 24,2 т/га. Однако в прогнозах на будущее (2015-2020 гг.) в России валовый сбор должен увеличиться на 40% и составлять в среднем 40,0 млн. т (Серегин и др., 2012).

Очевидно, что добиться запланированных объемов во многом возможно за счет увеличения урожайности сахарной свеклы. Основные пути повышения продуктивности этой культуры определяются сочетанием использования природного потенциала территории, возможностей современных сортов и гибридов и комплекса агротехнических приемов.

Урожайность корнеплодов сахарной свеклы в условиях Белгородской области (в среднем за 2000-2009 гг.) остается еще довольно низкой (на уровне 28 т/га) по отношению к потенциальным возможностям данной культуры (Уваров, Соловиченко, 2010). В то же время имеются все предпосылки

значительно увеличить урожайность и валовые сборы этой культуры и прежде всего за счет совершенствования технологий ее возделывания. Однако любой агротехнический прием должен иметь всестороннее научное обоснование. Прямым образом это касается и технологии возделывания сахарной свеклы в регионе. Основные усилия следует направлять на агрономическое обоснование самых действенных приемов повышения урожайности культуры, в том числе и размещения ее в различных севооборотах.

В регионе имеются сведения об эффективности приемов повышения урожайности сахарной свеклы (Дудкин, 1990; Кураков, 1992; Никитин и др., 1996, 2008; Сурков и др., 2002; Еремина, 2004; Уваров и др., 2004, 2007, 2008; Гуреев, 2004, 2009; Коржов, 2007; Ступаков и др., 2007; Апасов, 2007; Сушков, 2007; Коновалов, 2008; Минакова, Александрова, 2008, 2009, 2010; Никульников, Боронтов, 2009 и др.,). К ним можно отнести размещение культуры в севообороте, способы основной обработки почвы, удобрения и другие агроприемы.

Наряду с этим, все еще остается дискуссионным представление о том, каким должно быть сочетание способов основной обработки почвы и системы удобрения в различных севооборотах ЦЧР, направленных на повышение продуктивности сахарной свеклы при учете экономических и биоэнергетических аспектов ее возделывания. Кроме того по данным многих исследований возделывание сельскохозяйственных культур без соответствующего научного обоснования приводит к деградационным процессам в почве (Акулов, 1992; Апарин, 2001; Мухина, 2009; Турусов, 2009; Чевердин, 2009; Уваров, Соловиченко, 2010), что в конечном итоге ведет к снижению урожайности культур. Поэтому элементы технологии возделывания сахарной свеклы должны быть направлены и на преодоление негативных процессов в почве.

При решении подобных проблем достоверную информацию можно получить в результате стационарных полевых опытов, проведение которых

основано на комплексном подходе в изучении закономерностей в системе почвы - растение.

Выявление наиболее эффективного комплексного применения минеральных и органических удобрений, способов основной обработки почвы и видов севооборотов, является важной задачей земледелия ЦентральноЧерноземного региона.

Целью наших исследований являлось обоснование влияния способов основной обработки, удобрений и видов севооборотов на повышение плодородия почвы, урожайности сахарной свеклы и ее качества.

Для успешного решения цели исследования были поставлены следующие задачи:

1. Определить влияние агротехнических приемов возделывания культуры на плотность сложения и водный режим почвы;

2. Изучить влияние приемов возделывания культуры на количественный состав сорной растительности и воздушно-сухую массу сорняков;

3. Установить изменение содержания подвижных форм макроэлементов и нитрификационной способности почвы в зависимости от обработки, удобрений и севооборота;

4. Выявить изменение показателей кислотности и содержания микроэлементов в почве в зависимости от способов обработки, удобрений и севооборота;

5. Изучить влияние видов севооборотов, способов основной обработки почвы и удобрений на урожайность сахарной свеклы и качество продукции;

6. Дать экономическую и биоэнергетическую оценку применения видов севооборотов, способов основной обработки почвы и удобрений.

Научная новизна работы состоит в том, что в Центрально Черноземном регионе России проведена агрономическая оценка основных приемов возделывания сахарной свеклы, позволяющих повысить плодородие почвы, урожайность и качественные показатели продукции при оптимальных

экономических и биоэнергетических показателях.

При этом установлены оптимальные параметры водно-физических свойств почвы, условия создания благоприятного фитосанитарного состояния посевов, питательного режима почвы с участием не только макро, но и микроэлементного состава.

Практическая значимость. На основании исследований предложены оптимальные виды севооборотов, дозы удобрений и способы обработки почвы в технологии возделывания сахарной свеклы. Исследования позволили обосновать, что для повышения урожайности сахарной свеклы и плодородия почвы рекомендуется дифференцированно выбирать различные виды севооборотов, удобрений и способов основной обработки почвы с учетом организационно-экономических возможностей и специализации хозяйств для получения урожайности сахарной свеклы от 34 до 50 т/га с хорошим качеством корнеплодов. Полученные данные могут быть также использованы в практике сельскохозяйственного производства при планировании мероприятий по воспроизводству плодородия черноземных почв.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Влияние севооборотов, способов основной обработки и удобрений на водно-физические свойства, питательный режим, кислотность почвы и засоренность посевов;

2. Оптимальное сочетание вида севооборота, способов основной обработки почвы и системы удобрения позволяет получать урожайность сахарной свеклы 50 т/га с хорошим качеством;

3. Экономическое и энергетическое обоснование приемов повышения урожайности сахарной свеклы и плодородия почвы.

Реализация работы. Результаты исследований могут быть использованы производителями сахарной свеклы при выборе технологии возделывания культуры в ЦЧР. Кроме того многолетний стационарный опыт, где проводились исследования, включен в Географическую сеть опытов с

удобрениями. Основные параметры почвенной диагностики войдут в банк данных Научно-методического центра Российской академии сельскохозяйственных наук и Всероссийского НИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались автором и получили одобрение на международных научно-производственных конференциях (Белгород, 2009, 2010, 2011), на заседаниях кафедры селекции, семеноводства и растениеводства (2009, 2010, 2011), ученого совета агрономического факультета БелГСХА (2009, 2010, 2011). По материалам исследований опубликовано 14 печатных работ, 3 из которых в изданиях, рецензируемых ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 179 страницах компьютерной верстки и состоит из введения, 7 глав, выводов и рекомендаций производству, списка литературы и приложения. Работа содержит 26 таблиц, 6 рисунков, 14 приложений. Библиографический указатель . содержит 258 наименования, из которых 19 иностранных.

Декларация личного участия в выполнении работы. Автором осуществлялись: постановка задач, разработка программы исследований, проведение полевых опытов и лабораторных анализов, оценка литературных и полученных данных, формулирование основных положений и выводов и доведение их до научной общественности.

Автор выражает огромную благодарность своему научному руководителю д. с.-х. наук, профессору Уварову Геннадию Ивановичу за научное руководство, поддержку, консультации и практическую помощь, оказанную при работе над диссертацией, директору Белгородского НИИСХ Россельхозакадемии Александру Николаевичу Воронину, а также сотрудникам и особенно заведующему лабораторией плодородия почв и мониторинга, д. с.-х. наук Соловиченко Владимиру Дмитриевичу за помощь в организации полевых и лабораторных исследований, директору ФГБУ "Центр агрохимической

службы «Белгородский», д. с.-х. наук, профессору Лукину Сергею Викторовичу и его сотрудникам за помощь в организации лабораторных исследований, к. с.-х. наук Карабутову Александру Петровичу за плодотворные дискуссии по теме диссертации и помощь в оказании проведения исследований, коллективу кафедры «Селекции, семеноводства и растениеводства» БелГСХА им. В.Я. Горина за сотрудничество и поддержку.

ГЛАВА 1. РОЛЬ СЕВООБОРОТА, ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ В ПОВЫШЕНИИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ И УРОЖАЙНОСТИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ (обзор литературы)

Сахарная свекла (Beta vulgaris L.) принадлежит к роду Beta L., семейству маревых (Chenopodiaceae). Это важнейшая техническая культура, возделываемая для получения сахара и на корм животным. Современные сорта и гибриды сахарной свеклы содержат в корнеплодах в среднем 17-19% сахара и обеспечивают сбор сахара до 10 т/га и более (Кошкин и др., 2005).

Сегодня основной массив посевов сахарной свеклы в нашей стране размещен в Центрально-Черноземном регионе и Краснодарском крае. На долю Центрального Черноземья приходиться 54,2% производства сахарной свеклы. Это связано с благоприятными почвенно-климатическими условиями и прежде всего с большим распространением в регионе наиболее плодородных почв -черноземов, на долю которых приходится более 70% почвенного покрова (Котлярова и др., 2004; Уваров, 2005; Муха и др., 2007; Соловиченко, 2011).

Однако, несмотря на высокую потенциальную продуктивность сахарной свеклы и природное совершенство черноземов, практически во всех районах Центрального Черноземья их возможности реализуются не в полной мере. Урожайность свеклы еще остается на довольно низком уровне, а плодородие черноземов продолжает снижаться (Девятова, 2007; Лукин, Четверикова, 2010; Уваров, Соловиченко, 2010; Карабутов, 2012).

В связи с этим возникает необходимость совершенствования комплекса агроприемов возделывания сахарной свеклы способствующих реализации потенциальных возможностей культуры и повышении плодородия черноземов. Однако, прежде всего, необходимо при учете биологических особенностей и требований сахарной свеклы к условиям среды провести обзор имеющихся научных представлений о влиянии основных звеньев системы земледелия на свойства почвы и урожайность сахарной свеклы.

1.1. Биологические особенности сахарной свеклы

Сахарная свекла, как и все культурные формы корнеплодов, двухлетнее растение. В первый год образуется розетка листьев и корнеплод, в котором сосредоточены запасы питательных веществ. На второй год у высаженных в почву корнеплодах из спящих пазушных почек образуются сильно ветвящиеся, ребристые, цветоносные побеги (Федотов, Коломейченко, 1998).

В онтогенезе растений сахарной свеклы первого года вегетации можно выделить период посев — всходы, фазу вилочки, периоды интенсивного формирования листовой поверхности (фазы 2-4-й пары листьев, 6-8-й пары листьев и т. д.), периоды интенсивного роста массы корнеплода и интенсивного накопления сахарозы в корнеплоде. Эти периоды тесно взаимосвязаны.

Прорастание семян в почве начинается после того, как околоплодник и семя набухнут, впитав влагу в 1,5-2,0 раза больше своей массы. Первым в рост трогается зародышевый корешок, который разрывает семенную оболочку, приподнимает крышечку и выходит наружу. Период роста проростка от появления семядолей на поверхности почвы до начала развертывания первой пары розеточных листьев называют фазой вилочки.

Продолжительность периода от посева до всходов зависит от влажности почвы, глубины посева семян, температуры почвы, а также от массы семени. Прорастание семян с повышением температуры, как правило, ускоряется. При длительном действии низких температур в фазе вилочки возрастает цветушность растений. Посев обычно проводят при температуре почвы 5-6 °С на глубину 4-6 см, но не более 10 см.

В фазе вилочки проросток полностью переходит на автотрофное питание, происходит линька корня, после чего начинается утолщение гипокотиля и обозначается форма будущего корнеплода с образованием в его тканях кольцевых меристематических зон.

Непрерывно возникающие в течение онтогенеза листовые бугорки в пазухах предыдущих листьев обеспечивают образование листьев на

протяжении всей вегетации, а при создании соответствующих световых и температурных условий — на протяжении многих лет. Одновременно с образованием новых листьев происходит отмирание старых. Эти два противоположно направленных процесса и определяют динамику площади листьев растений сахарной свеклы в онтогенезе.

Отмирание листового аппарата начинается через 50 дней со дня всходов, через 30-40 дней скорость отмирания уравнивается со скоростью его образования. Поэтому площадь листьев растения и посева достигает максимума на 80-100-й день после всходов, затем происходит довольно быстрое падение к концу вегетации (к 120-140-му дню после всходов).

Корневая система и корнеплод развиваются из зародышевого корешка семени. На ранних фазах роста на центральном корне ниже шейки в плоскости расположения семядолей и первичной ксилемы образуются боковые корешки, усеянные на концах сетью корневых волосков. В указанной плоскости по мере роста корня в фазе 2-4 пар листьев первичная кора растрескивается — происходит процесс линьки. Растет корневая система (стержневой ко�