Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности возделывания озимой пшеницы при орошении и удобрении в условиях Кабардино-Балкарии

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Особенности возделывания озимой пшеницы при орошении и удобрении в условиях Кабардино-Балкарии"

На правах рукописи

КОЖОКОВ Малил Хашнрович

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ ОРОШЕНИИ И УДОБРЕНИИ В УСЛОВИЯХ КАБАРДИНО-БАЛКАРИИ

Специальность: 06.01.09 - Растениеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

НАЛЬЧИК 1998

Работа выполнена в Кабардино-Балкарском государственном университете им.Х.М.Бербекова

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Заслуженный деятель науки КБР, доктор биологических паук, профессор Слонов Л.Х.

доктор с-х.наук, профессор. Заслуженный деятель науки и техники Северной Осетии-Алания Адиньясв Э.Д.

кандидат с-х.наук, доцент Говорухин В.П.

Ведущее предприятие - Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйс тва.

Защита состоится " " ¿Се^схрп 1998 г. в /</ часов па заседании диссертационного совета К-120.86.02 в Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии.

Адрес:

360022, г.Нальчик, ул.Тарчокова, 1а, корпус 1, 3 этаж, ауд.308.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке КБГСХА.

Автореферат разослан " " # 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, г кандидат биологических наук,

доцент '> Цснкова НЛ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В зерновом балансе Кабардино-Балкарии озимой пшенице уделено значительное место как важнейшему хлебному злаку. По площади посевы пшеницы занимают второе место после кукурузы, а среди колосовых - первое. С ежегодно отводимых под ее выращивание 45 процентов от общей площади зерновых культур (78 и,1С. га) она обеспечивает 1/3 валового сбора зерна.

В повышении как урожая зерна озимой пшеницы, так и его качества в зонах КБР с недостаточным и неустойчивым увлажнением большую роль играет применение орошения и удобрений. Однако исследования по физиологическому обоснованию оптимальных режимов орошения и системы минерального и органического пи тания при выращивании озимой пшеницы для получения высоких ее урожаев хорошего качества проводились в недостаточном объеме. Между тем, результаты успешно проведенных физиологических исследований могут стать научной основой мероприятий по рациональному размещению и повышению продуктивности сельскохозяйственных культур в отдельных почвенно-климатических зонах, условия которых наиболее близки к природным особенностям и потребностям самих растений.

Работа выполнена в условиях степной и предгорной зон Кабардино-Балкарии, и она является частью комплексных исследований кафедры ботаники КБГУ по научной проблеме: "Растительный мир Кабардино-Балкарии; изучение, охрана и рациональное использование", которая входит в Координационный план РАН (§53, заказ-наряд N21).

Цель и задачи исследований. Цель исследований - разработать научнообоснованный оптимальный режим орошения, сочетающийся с рациональной системой удобрений озимой пшеницы в условиях степной и предгорной зон КБР для получения высокого урожая хорошего качества.

В ходе исследований решались следующие задачи:

1. Изучение динамики влажности почвы в слое 0-60 см на орошаемых участках в течение онтогенеза озимой пшеницы.

2. Установление при разных режимах орошения и изменении уровня корневого питания озимой пшеницы:

- объема корневой системы;

- закономерностей роста стебля;

- водопотребления за период вегетации;

- площади листьев;

- интенсивности и чистой продуктивности фотосинтеза;

- КПД фотосинтетически активной радиации (ФАР);

- структуры и качества урожая.

3. Проведение анализа энергетической оценки возделывания озимой пшеницы.

Научная новизна. В результате технологических и физиологических исследований впервые установлено, что в степной зоне КБР (зона недостаточного увлажнения) наибольшую урожайность с хорошим качеством зерна можно получить при внесении в почву минеральных (N,20 Р120 К60) и, особенно оргапо-минеральных удобрений (N90 Р60 К30 + 20 навоза) в условиях орошения (70 - 80% НВ). Для поддержания влажности в онтогенезе на указанном уровне от НВ требуется проводить влагозарядковый полив (700-800 м7га ) и два вегетационных с нормой 1500 м7га и подкормки дважды сульфатом аммония по 30 кг/га на III - IV и IX этапах органогенеза.

В условиях предгорной зоны КБР (зона неустойчивого увлажнения) наилучшие результаты достигнуты при поддержании влажности почвы за период вегетации озимой пшеницы на уровне 60-70 НВ на глубине 0-60 см (влагозарядковый полив 800-1000 м7га + 12 вегетационных полива соответственно при каждом поливе с нормами 350-450 м7га) на фоне внесения минеральных удобрений (Мч(, Р90 К40) и подкормке в фазе колошения N10 Рщ-

При таких условиях выращивания высокая продуктивность обеспечивается за счет повышения величин фотосинтетической деятельности: площади листьев до 77.8 тыс. м2/га, интенсивности фотосинтеза 18,40 мг С02 на 100 см2 за час и чистой продуктивности последнего до 8.9 г/м2 в сутки и КПД ФАР до 4.00 и улучшения других физиологических процессов.

Практическая значимость. Применение установленных нами оптимальных режимов орошения и уровней питания для степной зоны КБР позволяет повысить урожайность озимой пшеницы на 14.2 -26.0 ц/га, а для предгорной зоны - на 10.2 - 15.0 ц/га. При этом увеличивается содержание белка в зерне и улучшается его аминокислотный состав.

Положения,выносимые на защиту. Установление оптимальных условий режима орошения и уровня корневого питания разных сортов озимой пшеницы для степной и предгорной зон Кабардино-Балкарии и физиологическое обоснование рекомендуемых агроприе-мов выращивания указанной культуры.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на:

1. Всесоюзном совещании "Биологические и агротехнические основы орошаемого земледелия" (Москва, 1983г).

2. II съезде физиологов Украины (Киев, 1993г.).

3. Научных конференциях КБГУ (Нальчик, 1995-1996гг.).

4. Научных конференциях КБГСХА (Нальчик, 1995-1996гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, 1 находится в печати.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 206 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов и предложении производству. Работа содержит 38 таблиц, 20 рисунков. Список литературы включает 163 источника, из которых 16 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Почвенно-климатические условия и методика проведения исследований. Почвы опытного участка, где проводились наши исследования, были представлены обыкновенными черноземами (степная зона).

Для этих почв характерным является наличие галечника на глубине 80-100 см. Содержание гумуса составляет 3,0-4,5%, легкоусвояемого' азота - 7,9 мг, подвижного фосфора - 2,3 мг, обменного калия 23-29 мг на 100 г почвы. Влажность завядания, рассчитанная по максимальной гигроскопичности -11%, наименьшая влагоемкость - 26 % (рН 6,5 - 7,5).

Рекогносцировочные полевые опыты проведены в 1977-1980 гг. и по уточненной программе продолжены в 1987-1993 гг.

В условиях степной зоны на экспериментальном участке Кабар-' дино-Балкарской сельскохозяйственной опытной станции, ныне КБНИИСХ, в течение трех лет (1977-1979) изучали влияние разных

5

режимов орошения и доз минеральных удобрений на урожай и качество зерна озимой пшеницей сорта Безостая-1 по схеме (1):

Без полива Влагозарядковый полив+поливы при 70% НВ

Без удобрений Без удобрений

N6o Рбо К-бо N6o Рм К-бо

N,0 Рм К90 N90 Р90 К90

N120P12oK60 N|2ÜP]20K60

Влагозарядковый полив Влагозарядковый нолив+поливы при

80% НВ

Без удобрений Без удобрений

N^0 Рбо К-бо N6o Р60 Кб»

N90 ?90 К-90 N90 Р90 К90

N|20 Pl20 KftO N]2ü Р120 КбО

Площадь каждой делянки - 300 м2, повторность четырехкратная. Удобрения в виде гранулированного суперфосфата, азотнокислого аммония и хлористого калия вносили под предпосевную культивацию и ранней весной в подкормку. Влагозарядковые поливы по бороздам, а вегетационные проводили по полосам. Поливные нормы учитывали с помощью трапецеидального водослива. В варианте, где влажность почвы в слое 0-60 см не опускалось ниже 70% НВ, в течение вегетации потребовалось провести три полива с поливной нормой 400-600 м7га, а при 80% НВ - четыре полива с нормой 350-550 м7га.

Для изучения влияния орошения и удобрения на урожай и качество зерна озимой пшеницы нового сорта Юна, предшественником которой была кукуруза на зерно, нами также в 1991-1993 гг. проведены в условиях степной зоны опыты по схеме(2):

1. Без орошения и без удобрений (контроль).

2. Без орошения, минеральные удобрения (N|2o Р120 Кб«)-

3. Без орошения, органо-минеральные удобрения. (20 т навоза + N9oPéoK3ü).

4. Орошение (70-80% НВ), без удобрения.

5. Орошение (70-80% НВ), минеральные удобрения. (N|2U Рпо К60).

6. Орошение (70-80% НВ), органо-минеральные удобрения. (20 т навоза + N90 Р6о К30).

Площадь опытных участков - 333м", повторность четырехкратная. Для поддержания влажности почвы на уровне 70-80% от НВ вегетационные поливы проводили по полосам.

Первый вегетационный полив нормой 700 м3 на га проведен при переходе к У1-УП этапам органогенеза (конец трубкования - начало колошения).

Второй вегетационный полив нормой 800 м3 на га проведен перед цветением (IX этап).

В 1987-1990 гг. в условиях предгорной зоны КБР влияние режимов орошения на урожай и качество зерна озимой пшеницы изучали но схеме опытов (3):

1. Контроль без полива.

2. Влагозарядковый полив нормой 1000 м3/га (фон).

3. Влагозарядковый полив + вегетационный при 60-70% НВ.

4. Влагозарядковый полив + вегетационный при 70-80% НВ.

5. Влагозарядковый полив + вегетационный при 80-90% НВ.

Учетная площадь делянки - 250 м", повторность четырехкратная.

11осев производился узкорядным способом.

Почвы представлены черноземными выщелоченными тяжелосуглинистыми. Содержаште гумуса в пахотном горизонте составляет 4.9%, общего азота - 0,28%, емкость поглощения - 34,4 мл/экв на 100 г почвы; реакция почвенного раствора нейтральная (РН - 7,0). Содержание подвижного фосфора (по Чирикову) - 5-10 мг на 100 г почвы (т.е. средняя обеспеченность), обменного калия -10-15 мг на 100 г почвы.

По механическому составу рассматриваемые почвы относятся к среднесуглинистым.

Наименьшая влагоемкость в метровом слое почвы составляет 32,7%, влажность завядания - 9,9-11,5%. На опытных участках применяли принятую зональную технологию. Точность опытов была допустимой и не превышала 3,5%.

Климат предгорной зоны Кабардино-Балкарии умеренно-влажный, сумма температур в среднем за вегетационный период составила 9,3°С, а годовая сумма эффективных температур доходит до 3570- 3890°С, а в степной зоне - до 60000°С и за вегетационный период составила в среднем за три года 13,3°С.

Среднегодовое количество осадков в предгорной зоне по многолетним данным колеблется в пределах 450-670 мм с колебаниями по годам от 320 до 759 мм, а в степной зоне - от 370,9 до 609,3 мм.

В течение вегетационного периода определяли влажность почвы п вели систематически фенологические и морфофизиологические наблюдения:

- влажность почвы определяли методом высушивания при температуре 105°С до постоянного веса и в отдельные сроки влагомером "Днестр";

- для проведения морфофизиологического анализа на всех вариантах периодически (через каждые 4-6 дней) отбирали пробы в количестве 10 растений, которые затем подвергали анализу.

При этом определяли общую высоту растений (см), количество листьев на главном побеге, наступление и продолжительность этапов органогенеза, количество колосков в колосе с VI этапа органогенеза.

При определении этапов органогенеза руководствовались методикой, описанной Ф.М. Куперман (1963; 1973).

Наряду с этим определяли:

- объем корневой системы по методу Н.А.Панковой (1965) и вес (г/м2) в разных горизонтах почвы через каждые 20 см на глубину до 100 см;

- площадь листьев первого и второго ярусов на VIII этапе органогенеза - по методу Б.А.Доспехова (1967,1973);

содержание хлорофилла с помощью фото-электроколориметра (ФЭК М) (Викторов, 1991);

- интенсивность фотосинтеза с помощью полевого прибора газоанализатора (В.П.Извощиков и С.Ф.Неговелов, 1958);

- чистую продуктивность фотосинтеза (г/м" в сутки) по методу

A.А.Ничипоровича и др. (1961), С.И.Лебедева (1961).

- КПД фотосинтетически активной радиации по методу

B.В.Коломейченко (1974, 1983);

- суммарное водопотребление методом водного баланса, учитывая:

1) запас почвенной влаги, вычисленный по разности запасов ее перед посевом (W) и перед уборкой урожая (w) в слое почвы 0-60 см,

2) атмосферные осадки за вегетационный период (Р),

3) оросительную норму за период вегетации (М) по известной формуле, приведенной в работе Г.А.Гарюгина (1979)

E = M>P + (W-w);

- коэффициент водопотребления рассчитывали на основе анализа данных продуктивного расходования воды в результате полива и полученного урожая;

- динамику содержания различных форм азота: общий азот по методу Къельдаля, белковый азот по методу Барнштейна, небелковый - по разности между общим и белковым.

Для анализа структуры урожая пшеницы отбирали по 10 растений из пробных снопиков с каждой делянки. При этом определяли количество колосков в колосе, среднее число цветков в колоске и в колосе, среднее число зерен в колоске и в колосе, масса зерна с одного колоса, масса 1000 зерен и, наконец, общий урожай зерна (ц/га).

Проведен учет валового урожая (ц/га). Качество зерна озимой пшеницы устанавливали по содержанию белкового азота (по методу Барнштейна) и аминокислотному составу белков методом хроматографии на бумаге (Плешков, 1968) и по хлебопекарным качествам но общепринятой методике.

11олученные данные подвергали математической обработке по методу дисперсионного анализа (Доспехов, 1968).

Энергетическую оценку эффективности возделывания озимой пшеницы при орошении и применении удобрений проводили по методике Г.С.Посыпанова и В.Е.Долгодворова (1995).

Динамика влажности почвы на орошаемых участках в течение онтогенеза озимой пшеницы

Для установления оптимального режима орошения озимой пшеницы в условиях степной и предгорной зон КБР исследовали влажность почвы в динамике при разных уровнях корневого питания и водообеспеченности: вариант без полива, влагозарядковый полив, и вегетационные поливы при 60,70,80,60-70,70-80, 80-90% НВ.

Установлено, что в условиях недостаточного увлажнения (степная зона) из исследованных разных режимов орошения наилучшим оказался дифференцированный режим орошения (влагозарядковый полив + вегетационные при 70-80% НВ). Для поддержания такого режима влажности 1ребуется проводить два вегетационных полива с оросительной нормой 1500 м'Уга в зависимости от погодных условий.

В условиях предгорной зоны (неустойчивое увлажнение) наиболее благоприятные условия для роста, развития и повышения продуктивности с наилучшими качествами зерна озимой пшеницы создаются при поддерживании влажности почвы в; онтогенезе растений на уровне 60-70% НВ. При таком режиме орошения в наиболее критические фазы роста и развития (колошения, цветения, налив зерна) озимой пшеницы влажность почвы необходимо поддерживать на уровне 70% НВ.

Для поддержания влажности почвы на уровне 60-70% НВ на фоне влагозарядкового полива требуется проводить, в зависимости от условий года, 1-2 вегетационных полива с нормой 350-450 м7га.

Прохождение растениями озимой пшеницы фенологических фаз в зависимости от условий выращивания

Выяснено, что в условиях степной зоны фазы (всходы, кущение, выход в трубку) у растений неорошаемых удобренных вариантов проходят на 3-4 дня позже по сравнению с орошаемым удобренным вариантом. В фазе колошения эта разница сглаживается, а после колошения у растений этих же вариантов (неорошаемых) остальные фазы развития (цветение, молочная, восковая и полная спелость) проходят уже раньше на 3-4 дня по сравнению с растениями орошаемых удобренных вариантов. Продолжительность межфазных периодов в разные годы в зависимости от условий выращивания заметно колеблется.

Так, продолжительность периода от выхода в трубку до колошения у растений с орошаемых удобренных вариантов за 1991-1993 гг. составила 20 дней, а у растений с неорошаемых удобренных - 17 дней; соответственно указанным вариантам продолжительность цветения - 5 и 2 дня, а молочной спелости - 19 и 18 дней. Полная спелость на орошаемых удобренных вариантах наступает на 3-4 дня позже, чем у неорошаемых удобренных. Аналогичная закономерность установлена по указанным параметрам и в условиях предгорной зоны КБР при выращивании озимой пшеницы в разных режимах орошения и питания.

Однако сроки наступления всех фенофаз и продолжительность межфазных периодов в разные годы по зонам республики, в зависимости от сорта и условий выращивания, значительно колеблются, что отражается на урожае.

Изменение объема корневой системы озимой пшеницы при

разных условиях влажности почвы и минерального ни гания

Для рационального использования потенциальных биологических возможностей растений необходимо знать особенности изменения ростовых процессов не только надземных органов, но и корневой системы (Кружилин, 1954; Петинов, 1959; Курсанов, 1960; Станков, 1969; и др.).

Мы изучали особенности роста и распространения корневой системы озимой пшеницы в зависимости от орошения и удобрения.

На примере сорта озимой пшеницы Юна установлено, что орошение (влагозарядка + 2 вегетационных полива) повышает интенсивность ростовых процессов. Оно увеличивает объем (мл) и массу (г на 1 м2) корней в верхнем 0-20 см слое почвы на 5.2% по сравнению с контрольным неудобренным неорошаемым вариантом. В такой же закономерности действуют на рост корневой системы удобрения без орошения. Более ярко выраженное действие на рост корней оказывают минеральные удобрения на фоне орошения (10,7%), особенно в сочетании с органическими (25,5%).

Наряду с этим установлено, что основная масса корней озимой пшеницы (до 90%) с незначительными отклонениями по отдельным вариантам опыта находится в слое 0-60 см. Однако в самом верхнем слое (0-20 см) значительно больше корня по объему наблюдается у пшеницы всех орошаемых вариантов по сравнению с неорошаемыми.

Полученные данные по росту и распространению корневой системы озимой пшеницы при разных условиях выращивания хорошо согласуются с изменением ее продуктивности.

Влияние орошения и удобрений на пост стебля озимой пшеницы

Существует ряд работ, в которых определены закономерности роста стебля злаков в зависимости от водоснабжения и минерального питания (Носатовский,1950; Петинов,1959; Пруцков,1970; Губанов, Иванов, 1988 и др.).

По нашим данным высота растений озимой пшеницы в различных вариантах в конце вегетационного периода неодинакова. Так, высота стебля орошаемой пшеницы равна 63,6 см, а неорошаемой неудобренной (контроль) - 55,5 см. В условиях богары внесение минеральных удобрений в почву увеличивает высоту стебля до 77,4 см, а применение органо-минералышх - до 80,4 см. Иначе говоря, у удобренных неорошаемых растений высота стебля выше на 22-25 см, по сравнению с неудобренными и неорошаемыми растениями.

В условиях сочетания оптимального режима орошения с внесением минеральных и, особенно, органо-минеральных удобрений высота сгебля достигает до 90-96,6 см. Разница по сравнению с контрольным вариантом составила 34,5-41,1 см.

По нашим данным, независимо от условий выращивания, начало усиленного роста стебля в высоту совпадает с V этаном органогенеза. При переходе к VI: этану; наблюдается максимальный рост стебля. На VII этапе продолжается рост стебля в высоту, но его темп значительно снижается по сравнению с VI этапом органогенеза. Более заметное затухание процесса роста стебля отмечается на VIII, ГХ и X этапах органогенеза. После XI этапа органогенеза рост стебля в высоту прекращается.

В предгорной зоне при одинаковых условиях корневого питания (Н» Рдо К40 + подкормка N,0 Р10 в фазе колошения) в зависимости от режимов орошения (60-70; 70-80; 80-90% НВ) высота стебля озимой пшеницы также изменяется. Наилучшим условием для роста и развития озимой пшеницы оказался вариант влагозарядка + вегетационный полив при 6070% НВ, где общая высота стебля составляет 126 см.

Водопотребление озимой пшеницы за период вегетации в условиях орошения

Для установления поливного режима культурных фигоценозов важными параметрами являются: суммарный расход воды, оросительная норма, число вегетационных поливов, коэффициент водопотребления (Шумаков, 1957, 1969; Петинов, 1962; Льгов, 1960, 1967, 1974; Гарюгин, 1979; Слонов, 1976; Адиньяев, 1983,1985;Ханиев, 1985, 1986идр.).

В условиях степной зоны КБР водопотребление озимой пшеницы меняется в зависимости от режима орошения и корневого питания.

Так, у сорта озимой пшеницы Юна на богаре без удобрений суммарное водопотребление составляет 3260 м3/га, а коэффициент водопотребления - 2063 м3/Т. При внесении минеральных и, особенно, органо-минеральных удобрений коэффициент водопотребления снижается до 1012-1230 м3/Т.

В условиях орошения (70-80% НВ) суммарное водопотребление возрастает до 4865 м3/га, но в зависимости ют режима корневого' питания коэффициент водопотребления колеблется от 2373 м7Т в варианте без удобрений до 1053-1351 mj/T - у удобренных растений. При этом наилучшие результаты получаются при внесении в почву органо-минеральных удобрений (N?o Рбо К.30 + 20 т навоза) и поддержании влажности рочвы на уровне 70-80% НВ.

Аналогичная закономерность ранее нами была установлена по сорту Безостая 1 при внесении высоких доз основных минеральных удобрений (NPK).

В условиях предгорной зоны республики на примере сорта Спартанка выяснено, что наибольший урожай зерна (45,6 ц/га) и более низкий коэффициент водопотребления (828 мУГ) получается при сочетании влагозарядкового полива с вегетационными для поддержания влажности почвы па уровне 60-70% НВ по сравнению с другими режимами орошения (70-80% и 80-90% НВ). У последних коэффициент водопотребления колеблется в пределах от 941 до 1007 м3/Г.

Влияние орошения и удобрений на изменение некоторых физиологических параметров озимой пшеницы

Формирование урожая происходит на фоне сложных взаимосвязей и взаимообусловленности физиологических процессов (Ничипо-роиич, 1972, 1982; Петинов, 1962; Слонов, 1976, 1985; Мокроносов, 1981; Адиньяев, 1983; и др.)

Мы изучали особенности изменения некоторых параметров фо-тоситетической деятельности озимой пшеницы в зависимости от условий водообеспеченности и питания.

Среди многочисленных факторов, влияющих на интенсивность и продуктивность фотосинтеза, важное значение имеет содержание хлорофилла в листьях растений.

Результаты наших исследований по содержанию хлорофилла в листьях растений озимой пшеницы сорта Юна в зависимости от удобрения и орошения и в связи с прохождением этапов органогенеза показал, что орошение без удобрения (вариант IV), а также удобрение без орошения (варианты II и III) по сравнению с контролем (вариант I) оказывают заметное влияние на повышение содержания хлорофилла в листьях озимой пшеницы (рис. 1). Значительное повышение содержания хлорофилла в листьях озимой пшешщы наблюдается при совместном применении орошения и удобрений. В листьях орошаемой пшеницы всех вариантов опыта (IV, V, VI) содержание хлорофилла было больше в 1,5-2 раза, чем у неорошаемой пшеницы всех вариантов (I, II, III). При этом наиболее высокое его содержание (7,23 мг) отмечено в листьях орошаемой пшешщы с внесением органо-минеральных удобрений (вариант VI), а наименьшее (4,85 мг) - у неорошаемой неудобренной пшеницы (вариант I).

Высокое содержание хлорофилла в листьях орошаемой удобренной пшеницы (вариант VI) может служить одной из причин одновременно и. более высокой интенсивности фотосинтеза растений данного варианта.

Вместе с тем установлено, что минимальное содержание хлорофилла в листьях растений озимой пшеницы на всех изучаемых шести вариантах было на II этапе органогенеза. Но количество его в

i -N,

i ,iAy ¡ ; v .->

—r---------

®r

J_L

I I !

©®©©®®@®®

©.............. Без удобрения, без орошения

©------- Минеральные удобрения без орошения

ф-------- Органо-минеральные удобрения без орошения

(4)----Без удобрения с орошением

(у----------- Минеральные удобрения с орошением

(ь)-------Органо-минеральные удобрения с орошением

листьях в V и VI вариантах на этом же этапе по сравнению с Г вариантом (контроль) в 2-3 раза больше.

После завершения II этапа органогенеза в дальнейшем при прохождении последующих этапов (III, IV, V, VI) у пшеницы всех вариантов происходит постепенное увеличение содержания хлорофилла в листьях.

Максимальное накопление хлорофилла достигается на VIII этапе органогенеза.

После завершения VIII этапа органогенеза и при прохолодении растениями озимой пшеницы последующих этапов (IX -X -XI)

Рис.1. Содержание хлорофилла (мГ на 1 Г сырого веса) в листьях озимой пшеницы сорта Юна с удобрением и орошением в среднем за три года (опыты 1991-1993 гг.)

происходит резкое снижение содержания хлорофилла в лисгьях, оставаясь опять-таки с большим содержанием хлорофилла (в 1,5 раза больше) у растений V -VI вариантов по сравнению с контролем (вариант I).

Одним из основных показателей фотосинтетической деятельности растений является площадь листьев. В ходе исследований установлено, что в условиях степной зоны КБР у озимой пшеницы сорта Юна в фазе колошения в контрольных вариантах (вариант I, IV) илощадь листьев составляет всего 24,3-28,9 тыс. м2/га, тогда как у удобренных без полива растений (вариант II и III) - 34,5-37,6, а удобренных и поливных (варианты V, VI) - 45,5-48,2 тыс.м2/га, т.е. при оптимальных условиях водообеспеченности и корневого питания площадь листьев увеличивается почти в 1,5-2 раза. Аналогичные данные получены и в условиях предгорной зоны КБР на примере сорта Спартанка. 'Гак, если у неполивных растений озимой пшеницы площадь листьев достигла лишь 34,5 тыс. м"/га, то у поливных она колеблется от 72,0 до 77,8 тыс. м2/га. При этом наибольшая площадь листьев наблюдается при поддержании влажности почвы на уровне 60-70% от НВ.

Результаты наших исследований по содержанию хлорофилла в листьях и по определению площади листьев хорошо согласуются с особенностями изменения интенсивности и продуктивности фотосинтеза. Выяснено, что в условиях богары и, особенно, орошения под влиянием минеральных и в большей степени органо-минеральных удобрений повышается интенсивность фотосин теза. Причем такая закономерность наблюдается на всех без исключения этапах органогенеза. Что касается изменения интенсивности фотосинтеза в процессе онтогенеза, то следует отметить, что, начиная с раннего возраста, идет постепенное нарастание интенсивности фотосинтеза. достигающее максимума в период перехода растеши от вегетации к репродукции (VI, VII, VIII этапы органогенеза), сменяемое затем заметным снижением к концу вегетации. Аналогичная закономерность установлена и но чистой продуктивности фотосинтеза (ЧИФ) и КПД ФАР.

Так. в условиях предгорной зоны, если ЧПФ у сорта растений Спартанка без полива достигла только 4,80 г/м" в сутки, то при влагозарядковом она повышается до 6,85, а при поливе 60-70% НВ до 8,90 г/м2 в сутки. КПД ФАР соответственно указанным условиям водообеспеченностн составляет 2,12, 3,41, 4,00 (табл. 1)

Таблица 1.

Некоторые параметры фотоспнтетичсскои деятельности листьев озимой пшеницы сорта Спартанка при различном режиме орошения в условиях предгорной зоны КЕР в фазе колошения (среднее за 1987-1990 гг)

Варианты

Показатели без влаго- влагозарядка + вегет.

полива зарядка полив при 60-70% от HB

Максимальная площадь 34.5 72,0 77.8

листьев. тыс.м"/га

Интенсивность фотосинтеза 11,85 15,62 18,40

(мг СО: на 100 см2 за час)

Чистая продуктивность фото- 4,80 6,85 8,90

синтеза (ЧПФ), г/м2 сутки

КПД фотосштгеппески ак- 2,12 3,41 4,00

тивной радиации (ФАР)

В условиях степной зоны КБР у пшеницы сорта Юна в фазе колошения чистая продуктивность фотосинтеза в контрольных вариантах (без удобрения и без орошения и без удобрения с орошением) колеблется от 3,6 до 4,1, у удобренных без полива - от 6,4 до 6,9, а у удобренных- и поливных - от 8,2 до 9,0 г/м" в сутки.

Таким образом, установлено, что в условиях степной и предгорной зон КБР при оптимальной водообеспеченности и достаточном корневом питании активизируется фотосинтетическая деятельность листьев озимой пшеницы. Об этом свидетельствуют повышение площади листьев и содержание в них хлорофилла, возрастание KI1Д фотосинтетически активной радиации, интенсивности ассимиляции и чистой продуктивности фотосинтеза.

В наших опытах изменение параметров фотосинтетической деятельности в зависимости от обеспеченности влагой и элементами питания находится в тесной положительной связи с изменениями таких важнейших параметров, как продуктивность и качество урожая озимой пшеницы.

Структура урожая и урожайность

В создании урожая большое значение имеет число колосков в колосе и зерен в нем, а также абсолютный вес зерна (Petrie, 1937; Сабинин, 1940; Saric Milojer, 1960).. Поэтому для оценки эффективности различных аргоприемов выращивания зерновых культур был проведен анализ структуры урожая

Количество продуктивных колосьев, колосков, цветков и зерен в колосе, вес и качество зерен находится в непосредственной зависимости от водоснабжения и минерального питания.

Выяснено, что максимальное количество колосков в колосе озимой пшеницы всех вариантов опыта закладывается на VIII этапе органогенеза. При прохождении последующих этапов (IX, X, XI) происходит отмирание в среднем от 1,5 до 4,8 колосков.

Наиболее низкие показатели всех элементов структуры, как и валового урожая, были у пшеницы без орошения и без удобрения (контроль, вариант I).

Самые же высокие показатели отмечены у пшеницы, удобренной органо-минеральными удобрениями с применением двух подкормок аммиачной селитрой (вариант VI), Эти показатели в среднем характеризовались такими данными: число образовавшихся колосков на VIII этапе составило 19,4, число сохранившихся колосков на XII этапе - 18,6 или 97,8%; число цветков в колоске - 2,9 и в колосе -55,9; число зерен в колоске - 1,9, в колосе - 36,7; масса зерен в одном колосе - 1,48 г ив 1000 зерен-43,4 г.

Указанные закономерности в изменении элементов структуры урожая озимой пшеницы в связи с орошением и применением удобрений и

этапами органогенеза повлияли на величины общего урожая зерна. Так, самый низкий урожай зерна с 1 гектара получен с неорошаемого неудобренного участка (вариант 1) -15,8 ц. В условиях орошения без удобрения (вариант IV) он достиг 20,5 ц, прибавка составила 4,7 ц с га.

Удобрения повысили урожай озимой пшеницы и в неорошаемых условиях. При внесении минеральных удобрений (вариант II) он был равен 26,5 ц с га - разница в урожае 10,7 ц с га, а при внесении органо-минеральных (вариант III) урожай повысился до 32,2 ц, дав прибавку с 1

га 16,4 ц. Еще больше увеличился урожай при внесении минеральных удобрений на фоне орошения при 70-80% НВ (вариант V). В этом случае урожай составил 36,0 ц; прибавка урожая была по отношению к контролю (вариант I) - 20,2 ц с 1 га. Наибольший же урожай (46,2 ц с га) в среднем за три года в условиях нашего опыта получен на орошаемом участке (влагозарядка + 2 вегетационных полива при 70-80% НВ), с применением органо-минеральных удобрений (20 т навоза + Ы90 Р6() К30). Прибавка урожая при этом достигла 30,4 ц с 1 га (рис. 2).

Наибольший урожай на этом варианте 52,0 ц с 1 га получен в 1993 г.

Наши экспериментальные данные, полученные в предгорной зоне, показали, что предельное количество зерен в колосе - 33 шт. -отмечено, в варианте сочетания влагозарядкового. полива с вегетационным при режиме полива 6070% от НВ. Масса зерна от одного колоса колеблется по вариантам от 1,020 до 1,618. Наибольшая масса - 1000 зерен - была обеспечена в варианте влагозарядковый вегетационный поливы 60-70% НВ (43.0-44.0 г), наименьшая - в контроле без полива (36). Незначительно увеличилась также масса зерна в варианте при поливе 80-90% НВ. В этом случае она составила 42.0 г.

I I Без удобрения, без орошения

Минеральные удобрения без орошения ¡==| Органо-минеральные удобрения без орошения 22 Без удобрения с орошением

Минеральные удобрения с орошением ГШ Органо-минеральные удобрения с орошением

Рис.2. Урожайность озимой пшеницы сорта Юна в среднем за три года (опыты 1991-1993 гг.)

В среднем за 1987-1990 гг. урожай озимой пшеницы сорта Спартанка без орошения составлял 30,9 ц/га, по одному влагозарядковому поливу - 38,4 ц/га (прибавка 7,5 ц/га), влагозарядковый полив + вегетационный при 60-70% НВ 45,6 ц с 1 га - разница в урожае 14,7 с га.

Качество зерна озимой пшеницы

Важнейшим показателем качества зерна пшеницы является содержание белка, особенно его качество (содержание пшадина и ппо-теина), которое определяет питательную ценность зерна.

Повышая урожай зерна озимой пшеницы, орошение часто снижает его белковость (Княганичев, 1951; Петинов, 1959; Павлов, 1967,1974 и др.).

Снижение белковосги, которое происходит под влиянием орошения, можно устранить внесением удобрений. В условиях степной зоны выяснено, что количество общего и белкового азота в зерне озимой пшеницы значительно меньше в контрольных вариантах, выращенных без внесения в почву удобрений в богарных и особенно орошаемых условиях, где содержание белка соответственно составляет 14,4 и|2,75%. В условиях богары под влиянием минеральных и органо-минеральных удобрений наблюдается повышение общего и белкового азота в зерне пшеницы - 14,5 и 15,7%. Аналогичная закономерность наблюдается и при поддержании влажности почвы на уровне 70-80% от НВ в течениевегетационного периода В этих условиях наилучшие результаты получаются на фоне органо-минерального питания (20 т навоза + N90 Р<ю К31|) и азотной подкормки в фазе колошения, где содержание бежа составляег 15,9% и при внесении повышенной дозы удобрений (И^и Р120 Ьчо) - ДО 16,02-16,20%.

Изменение качества зерна озимой пшеницы наблюдали также в условиях предгорной зоны республики при изучении разных режимов орошения с одинаковым условием корневого питания (14,,, 1)90 К40 + подкормка N10 Рю в фазе колошения). В указанных условиях питания влагозарядковый полив, особенно влагозарядковый полив + поливы при 6070% НВ, способствуют значительному улучшению качества зерна озимой пшеницы, где содержание протеина составляег соответственно 15,6, 16,4%. Дальнейшее увеличение влажности почвы путем орошения (влагозарядковый полив + пол ивы при 70-80% НВ и влагозарядковый полив + поливы при 80-90% НВ) приводит к снижению содержания протеши до 13,8%о. Видимо, в этих условиях орошения для улучшения качества зерна требуется вносить более высокие дозы основных элементов минерального питания в определенных соотношениях.

При установлении качества зерна озимой пшеницы важно также знать аминокислотный состав белка зерна.

Известно, что содержание аминокислот в зерне определяется прежде всего генетическими факторами. Однако исследования многих авторов (Кретович, 1965; Павлов, 1967; Плешков, 1969; и др.) показали, что содержание аминокислот в зерне зависит от водного и питательного режимов. Наши данные показывают, что при разных режимах орошения (влагозарядковый полив и поливы при 60-70% НВ, 70-80% НВ и 8090% НВ) происходит заметное повышение содержания таких аминокислот, как лизин, аланин, метионин по сравнению с вариантом без полива. При этом наибольшая сумма аминокислот (95.0%) наблюдается в варианте влагозарядковый полив + поливы при 60-10% НВ. По мере увеличения влажности почвы до 70-80% и 80-90% НВ сумма аминокислот падает и составляет соответственно 89.3% и 82.0% от общего содержания протеина (14.3% и 13.8%).

В варианте, где поддерживали влажность почвы на уровне 6070% НВ, наблюдается не только наибольшее содержание протеина и зерне (16.4%) и указанных выше аминокислот, но и таких аминокислот, как аспарагиновая кислота, треонин, серии, валин, изолей-цин,лейцин,тирозин и фенилаланин.

Это, видимо, связано с более рациональным использованием внесенных основных элементов минерального питания при данном режиме орошения.

Энергетическая оценка эффективности возделывания

озимой пшеницы при орошении н применении удобрений

Для определения энергетической эффективности отдельных технологических приемов мы взяли затраты на все виды работ.

Энергетическая оценка технологии возделывания озимой пшеницы подтверждает эффективность рекомендованных производству предложений как для степной, так и для предгорной зон КБР.

Так, в условиях степной зоны при режиме орошения 70-80% НВ на фоне внесения органо-мннеральных удобрений (навоз 20т + К90Рбо 1<зо) и подкормки в фазе колошения получено с основной и побочной продукцией более 78 Гдж/га и чистого энергетического дохода -около 55 Гдж/га. При этом биоэнергетический коэффициент (КПД) посева самый высокий - 3,31, а уровень энергетической себестоимости - 513 Мдж/ц, что ниже в 1,22 раза контроля.

На варианте с дозой N,20 Рцо К ею энергетическая себестоимость самая низкая и колеблется в пределах от 502,6 до 505,7 Мдж/ц, что в 1,01-1,34 раза меньше, чем у вариантов с другими режимами орошения. Чистый энергетический доход самый максимальный и составляет 63,1-64,7 Гдж/га.

В условиях предгорной зоны рекомендуется поддерживать влажность почвы на уровне 60-70% НВ на фоне N90P90 К.ю и подкормки (NioPio) в фазе колошения, где наблюдается наименьшая энергетическая себестоимость 1ц основной и побочной продукции озимой пшеницы (517,5 Мдж/ц). Чистый энергетический доход при этом составляет 53,8 Гдж/га, что выше контроля на 67,1%, а коэффициент энергетической эффективности наибольший и доходит до 2,28.

ВЫВОДЫ

В результате проведенных многолетних исследований и анализа полученных данных можно сделать следующие выводы:

1. Установлено, что в условиях недостаточного увлажнения (степная зона) на богаре, и особенно при поддержании влажности почвы путем полива на уровне 70-80% НВ, минеральные и в большей степени органо-минеральные удобрения значительно повышают интенсивность ростовых процессов, объем и массу корневой системы по сравнению с контрольными вариантами. Выяснено, что основная масса корневой системы озимой пшеницы (до 90%) с незначительными отклонениями по отдельным вариантам опыта находится в слое 0-60 см. Однако у орошаемых и удобряемых растений масса корней намного больше в верхнем 0-20 см слое почвы по сравнению с неорошаемыми.

2. Удобрения на богаре и при орошении, способствовали не только увеличению мощности развития корневой системы и лучшему росту стебля, но и повышению площади листьев. Так, если площадь . листьев у контрольных растений колеблется от 24,3 до 34,5 тыс.м2/га, то у удобренных на богаре - от 34,5 до 37,6, а у удобрен- v ных и орошаемых - от 45,5 до 77,8 тыс.м2/га. При этом наилучшие условия создаются в степной зоне при поддержании влажности почвы на уровне 70-80% НВ, а в предгорной зоне - при 60-70% НВ....

Аналогичная закономерность установлена и по другим параметрам фотосинтетической деятельности озимой пшеницы.

3. Заметное влияние на повышение содержания хлорофилла в листьях озимой пшеницы оказали орошение без удобрений и удобрение без орошения. В листьях орошаемой пшеницы всех вариантов

содержание хлорофилла было больше в 1.5-2 раза, чем у неорошаемых вариантов. При этом наибольшее его содержание (7,23 мг) отмечено в листьях орошаемой пшеницы с внесением органо-минеральных удобрений, а наименьшее (4,85 мг) - у неорошаемой неудобренной пшеницы (контроль). Высокое содержание хлорофилла в листьях орошаемой удобренной пшеницы может служить одной из причин одновременно и более высокой интенсивности фотосинтеза растений данного варианта.

Минимальное содержание хлорофилла в листьях растений озимой пшеницы у всех изучаемых вариантов отмечено на II этапе органогенеза. Но количество его в листьях орошаемых растений на этом же этапе, по сравнению с контролем, в 2-3 раза больше. Максимальное накопление хлорофилла наблюдается на VIII этапе органогенеза.

4. У всех исследованных сортов озимой пшеницы увеличение площади листьев, следовательно, фотосинтетического потенциала и КПД ФАР благоприятно влияет на повышение интенсивности фотосинтеза до 18,40 (мг СО? на 100 см2 за час) и чистой его продуктивности до 9.0 г/м2 в сутки. Все это положительно отражается на величине и качестве урожая.

5. В условиях богары под влиянием минеральных и органо-мннеральных удобрений наблюдается повышение общего и белкового азота в зерне пшеницы (14,5-15,7%). Аналогичная закономерность наблюдается и при поддержании влажности почвы на уровне 70-80% от НВ в течение вегетационного периода. В этих условиях наилучшие результаты получаются на фоне органо-минералыюго питания (20 т навоза + N90 РбоК30 кг действующего вещества на га) и азотной подкормки (аммиачной селитры 30 кг/га) в фазе колошения, где содержание белка составляет 15,9 %.

6. На неудобренном фоне орошение отрицательно влияет на содержание белка в зерне. Зерно озимой пшеницы содержало при орошении 12,75 % белка, а без орошения - 14,4 %.

7. В условиях орошения минеральные удобрения повысили содержание белка в зерне и стекловидность по сравнению с неудобренными контрольными вариантами. Однако содержание клейковины в зерне снижалось по мере повышения влажности почвы. При этом следует отметить, что внесение повышенной дозы удобрений Ni2o Рпо К60 способствовало увеличеншо белковости зерна до 16,02 -

16,20 % при обоих режимах орошения (70% и 80% от НВ) и полностью устранило отрицательное влияние увлажнения иа содержание клейковины в зерне озимой пшеницы.

8. При разных режимах орошения (влагозарядковый полив и поливы при 60-70%, 70-80%) и 80-90% НВ) в белке зерна происходит заметное повышение содержания таких аминокислот, как лизин, аланин, метионин по сравнению с вариантом без полива. При этом наибольшая сумма аминокислот (95,0%) наблюдается в варианте влагозарядковый полив + поливы при 60-70% НВ. Но мере увеличения влажности почвы до 70-80% и 80-90% НВ сумма аминокислот падает и составляет соответственно 89.3% и 82.0% от общего содержания протеина у сорта Спартанка (14,3% и 13.8%).

9. В варианте, где поддерживали влажность почвы на уровне 6070% НВ, наблюдается не только наибольшее содержание протеина в зерне (16,4%) и указанных выше аминокислот, но и таких аминокислот, как аспарагиновая кислота, треонин, серин, валин, изолейцин, лейцин, тирозин и фенилаланин.

10. Анализ структуры урожая показал, что и степной зоне наибольшее количество колосков, цветков и зерен в колосе, масса 1000 зерен в целом наиболее высокие (от 46,2 до 56,7 ц на 1 га), урожай зерна был у орошаемой пшеницы с применением органо-минеральных удобрений (20 т навоза + N90 Р60 К30) или при внесении в почву минеральных удобрений (Ы120 Рш К6о) при поддержании влажности почвы на уровне 70-80% НВ, а в предгорной зоне - 6070% НВ на фоне внесения минерального удобрения (Ыу0 Рад К4„ + подкормка Рю)

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В результате проведенных многолетних исследований и анализа полученных данных можно отметить, что в условиях степной зоны КБР наиболее рационально внедрить в производство режим орошения при 70-80% НВ на фоне внесения органо-минеральных удобрений (20 т навоза + N90 Р60 К3(,) и подкормки в фазе колошения или внесение в почву повышенных доз удобрений N120 Р^п К«,.

2. В условиях предгорной зоны КБР рекомендуется поддерживать влажность почвы на уровне 60-70% НВ на фоне К;П Рчо К4() и подкормки (К,о Рю) в фазе колошения.

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Кумахова Т.А., Кожоков М.Х. Влияние различного режима орошения и удобрений на урожай и качество зерна озимой пшеницы.// Биологические и агротехнические основы орошаемого земледелия. М.: Наука, 1983. С. 259-265.

2. Кожоков М.Х. Физиологические особенности продукционного процесса озимой пшеницы в орошаемых условиях Кабардино-Балкарской республики.//Тез. докл. II съезда физиологов Украины. Киев, 1993. Т.1. С.96-97.

3. Кожоков М.Х. Влияние агроэкологических факторов на физиологические процессы и продуктивность озимой пшеницы в условиях КБР. //Вестник Кабардино-Балкарского госуниверситета. Нальчик: Изд-во КБГУ, 1996. Вып.1. С.92-93.

4. Кожоков М.Х., Слонов JI.X., Малкандуева А.Х. Эколого-физиоло-гическая характеристика новых сортов озимой пшеницы в условиях степной зоны Кабардино-Балкарии.//Вестник Кабардино-Балкарского госуниверситета. Нальчик: Изд-во КБГУ, 1996. Вып.1. С.92-93.

5. Кожоков М.Х., Ханиев М.Х. Особенности формирования урожая озимой пшеницы в зависимости от режима орошения.// Материалы научн.-прак. конф. КБГСХА, ч.1. Нальчик, 1996. С.46-49.

6. Кожоков М.Х., Хачетлов P.M. Водопотребление озимой пшеницей в условиях предгорной зоны КБР.// Материалы научн.-прак. конф. КБГСХА, ч.1. Нальчик, 1996. С.121-123.

7. Кожоков М.Х., Слонов JI.X. Аминокислотный состав белка зерна озимой пшеницы в зависимости от режима орошения и удобрения. // Вестник Кабардино-Балкарского госуниверситета. Нальчик: Изд-во КБГУ, 1998. Вып.2. С. 87-90.

8. Кожоков М.Х. Изменение объема корневой системы озимой пшеницы при разных условиях влажности почвы и минерального питания. (В печати).

В печать ¿4.02.98. Тираж 100 экз. Заказ № 1QW Ротапринт КБГУ 360004, г.Нальчик, ул.Чернышевского,I73