Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Продуктивность озимого рапса в зависимости от технологии возделывания и удобрений на черноземе выщелоченном Центрального Предкавказья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Продуктивность озимого рапса в зависимости от технологии возделывания и удобрений на черноземе выщелоченном Центрального Предкавказья"

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время всё большее распространение получает технология возделывания сельскохозяйственных культур без обработки почвы (нулевая технология), которая позволяет существенно сократить затраты на производство продукции и тем самым повысить экономическую эффективность растениеводства.

В связи с этим большой научный и практический интерес представляет возможность и эффективность возделывания по нулевой технологии культуры озимого рапса, который в Ставропольском крае ежегодно высевается на площади более 110 тыс. га.

Цель работы — изучить влияние общепринятой нулевой технологии и удобрений на рост, развитие и урожайность озимого рапса на черноземе выщелоченном Центрального Предкавказья.

Задачи исследований:

— изучить влияние общепринятой и нулевой технологии возделывания озимого рапса на агрофизические свойства чернозема выщелоченного;

— выявить влияние технологии возделывания и минеральных удобрений на процессы формирования урожая, особенности фотосинтетической деятельности и засорённость посевов, урожайность и качество продукции озимого рапса;

— определить экономическую эффективность общепринятой и нулевой техншлогии возделывания озимого рапса с внесением общепринятой и расчётной дозы минеральных удобрений.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые в зоне неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья изучено влияние общепринятой и нулевой технологии возделывания озимого рапса на агрофизические свойства чернозема выщелоченного, рост, развитие, урожайность и качество продукции озимого рапса и определена экономическая эффективность технологии возделывания и доз минеральных удобрений под эту культуру.

Практическая значимость работы. На основании проведённых исследований и экономических расчётов доказана возможность возделывания озимого рапса по нулевой технологии на чернозёме выщелоченном Центрального Предкавказья и даны рекомендации производству по возделыванию этой культуры по общепринятой и нулевой технологии с внесением расчётной дозы минеральных удобрений, обеспечивающих наибольшую экономическую эффективность производства.

Результаты исследований внедрены в ООО СХП «Урожайное» Ипатов-ского района Ставропольского края на площади 260 га с годовым экономическим эффектом 1,3 млн рублей.

выводы

1. Растительные остатки предшествующей озимой пшеницы, находящиеся на поверхности почвы при нулевой технологии возделывания озимого рапса, обеспечивают большее, чем при традиционной технологии, накопление и сохранение влаги в посевном слое, но полевая всхожесть семян по необработанной почве ниже из-за ингибирования процесса прорастания семян растительными остатками озимой пшеницы, особенно при выпадении обильных осадков после посева.

2. Технологии возделывания озимого рапса не оказывают существенного влияния на плотность почвы — она находится в пределах оптимальной для произрастания полевых культур на черноземной почве.

3. При возделывании озимого рапса по нулевой технологии в течение всего периода вегетации культуры в метровом слое почвы содержится на 11,8—26,5 мм (11,8—16,5 %) больше продуктивной влаги, чем при традиционной технологии с применением вспашки.

4. Технологии возделывания не оказали существенного влияния на содержание доступных для растений элементов питания в почве, но привели к большему накоплению подвижного фосфора в слое почвы 0—10 см при нулевой технологии возделывания, тогда как при традиционной технологии этот элемент более равномерно распределён в пахотном слое почвы. Вносимые удобрения обеспечили увеличение содержания в почве нитратного азота и подвижного фосфора.

5. Общепринятая технология возделывания обеспечивает формирование в фазе цветения 1669 г/м2 сырой надземной массы без внесения удобрений и 2092 и 2255 г/м2 с внесением рекомендованной и расчётной дозы удобрений, что на 681, 616 и 642 г/м2 больше, чем по нулевой технологии.

6. Наиболее развитый и эффективно работающий ассимиляционный аппарат формируют посевы озимого рапса при возделывании по общепринятой технологии с внесением минеральных удобрений. Фотосинтетический потенциал таких посевов составляет 3,00-3,22 млн м2*сутки/га, и они накапливают в надземной части растений 549-592 г/м2 абсолютно сухого вещества, что в 1,4 раза больше, чем при нулевой технологии возделывания культуры.

7. По всем вариантам опыта наблюдается смешанный тип засорённости посевов озимого рапса с преобладанием зимующих сорняков. Основными видами сорных растений являются сурепка обыкновенная, пастушья сумка, ярутка полевая, подмаренник цепкий. Реже встречаются василёк синий, марь белая, амброзия полыннолистная, щирица обыкновенная, мышей сизый; из многолетних — осот розовый, осот полевой и вьюнок полевой.

8. При обеих технологиях возделывания и дозах внесения удобрений сорняки находятся в нижнем ярусе в угнетённом состоянии и не оказыва-

Подписано в печать 15.11.2013. Формат 60x84 '/115. Гарнитура «Тайме». Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. " Тираж 100. Заказ № 530.

Отпечатано в типографии издателъско-иолиграфшшского комплекса СтГАУ «АГРУС», г. Ставрополь, ул. Пушкина, 15.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Попова, Елена Леонидовна, Ставрополь

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи 04201 455627 уДК: 633.853.49^)633.4:631.559

ПОПОВА Елена Леонидовна

ПРОДУКТИВНОСТЬ ОЗИМОГО РАПСА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И УДОБРЕНИЙ НА ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

06.01.01. - общее земледелие, растениеводство

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор с.-х. наук, профессор Дридигер В.К.

Ставрополь 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................3

1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОЗИМОГО РАПСА (обзор литературы).....................................6

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.............30

2.1. Место проведения полевых опытов...........................................30

2.2. Почвы зоны и опытного участка................................................30

2.3. Климатическая характеристика зоны..........................................31

2.4. Метеорологические условия проведения исследований..................32

2.5. Методика исследований.........................................................34

3. РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ ОЗИМОГО РАПСА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И УДОБРЕНИЙ.....................37

3.1. Полевая всхожесть и выживаемость растений..............................37

3.2. Влияние растительных остатков озимой пшеницы на прорастание семян озимого рапса................................................................42

3.3. Плотность почвы..................................................................47

3.4. Обеспеченность растений влагой и элементами питания................50

3.5. Рост и развитие растений.......................................................56

3.6. Фотосинтетическая деятельность посевов..................................70

3.7. Засорённость посевов............................................................78

4. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ ОЗИМОГО РАПСА...........84

4.1 Урожайность семян...............................................................84

4.2. Качество продукции.............................................................87

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗУЧЕННЫХ АГРОПРИЁМОВ

ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОЗИМОГО РАПСА..........................................91

ВЫВОДЫ................................................................................96

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ..............................................98

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............................................................99

ПРИЛОЖЕНИЯ.......................................................................119

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Озимый рапс является ценной масличной и кормовой культурой. Из его семян, благодаря созданию сортов с низким содержанием эруковой кислоты, производят высокопитательное пищевое растительное масло, не уступающее по жирнокислотному составу оливковому маслу. Рапсовое масло применяют также в лакокрасочной, полиграфической, кожевенной, металлургической, мыловаренной, текстильной, химической промышленности.

При переработке семян низкоглюкозинолатных сортов рапса на масло остаются жмыхи и шроты, которые содержат 38-40 процентов белка хорошо сбалансированного по аминокислотному составу, и являются ценным концентрированным кормом для животных и птицы.

Очень важной является агротехническая роль озимого рапса. Включение его в севооборот улучшает состав предшественников основной продовольственной культуры на юге России - озимой пшеницы. Созревая на 2,5 месяца раньше оптимального срока сева озимых, он дает возможность вовремя и с высоким качеством подготовить почву для их посева. Кроме того, рапс улучшает фитосанитарное состояние пашни, уменьшает поражаемость озимой пшеницы корневыми гнилями и другими болезнями при его использовании в качестве предшественника.

В настоящее время озимый рапс возделывают по рекомендованной научными учреждениями региона технологии с проведением отвальной обработки почвы и последующими культивациями для выравнивания поверхности и подготовки поля к посеву. Однако в производстве всё большее распространение получает технология возделывания сельскохозяйственных культур без обработки почвы (No-till, нулевая технология), которая позволяет существенно сократить затраты на производство продукции и, тем самым, повысить экономическую эффективность растениеводства.

В связи с этим большой научный и практический интерес представляет изучение возможности и эффективности возделывания озимого рапса по ну-

левой технологии, который в Ставропольском крае ежегодно высевается на площади более 110 тыс. га.

Цель работы - изучить влияние общепринятой, нулевой технологии и удобрений на рост, развитие и урожайность озимого рапса на черноземе выщелоченном Центрального Предкавказья.

Задачи исследований:

- изучить влияние общепринятой и нулевой технологии возделывания озимого рапса на агрофизические свойства чернозема выщелоченного;

- выявить влияние технологии возделывания и минеральных удобрений на процессы формирования урожая, особенности фотосинтетической деятельности и засорённость посевов, урожайность и качество продукции озимого рапса;

- определить экономическую эффективность общепринятой и нулевой технологии возделывания озимого рапса с внесением общепринятой и расчётной дозы минеральных удобрений.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые в зоне неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья изучено влияние общепринятой и нулевой технологии возделывания озимого рапса на агрофизические свойства чернозема выщелоченного, рост, развитие, урожайность и качество продукции озимого рапса и определена экономическая эффективность технологии возделывания и доз минеральных удобрений под эту культуру.

Практическая значимость работы. На основании проведённых исследований и экономических расчётов доказана возможность возделывания озимого рапса по нулевой технологии на чернозёме выщелоченном Центрального Предкавказья и даны рекомендации производству по возделыванию этой культуры по общепринятой и нулевой технологии с внесением расчётной дозы минеральных удобрений, обеспечивающих наибольшую экономическую эффективность производства.

Результаты исследований внедрены в ООО СХП «Урожайное» Ипатов-ского района Ставропольского края на площади 260 га с годовым экономиче-

ским эффектом 1,3 млн. рублей.

Основные положения, выносимые на защиту:

- нулевая технология возделывания озимого рапса обеспечивает большее накопление продуктивной влаги в почве и не вызывает её переуплотнение;

- закономерности формирования урожая, особенности фотосинтетической деятельности и засорённости посевов, урожайность и качество продукции озимого рапса в зависимости от технологии возделывания и удобрений;

- экономическая оценка эффективности технологий возделывания озимого рапса и доз внесения минеральных удобрений на черноземе выщелоченном зоны неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на научно-практических конференциях «Современные ресурсосберегающие инновационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в СевероКавказском Федеральном округе» (Ставрополь, 2011); «Аграрная наука, творчество, рост» (Ставрополь, 2011, 2012); международных научно-практических конференциях «Перспективы инновации в науке, образовании, производстве и транспорте» (Одесса, 2011, 2012); «Применение современных ресурсосберегающих инновационных технологий в АПК» (Ставрополь, 2013). По материалам исследований опубликовано 7 научных работ, в том числе 3 в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 152 страницы машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений производству и приложений. Иллюстрационный материал включает 33 таблицы, 5 рисунков и графиков и 22 приложения. Список литературы содержит 213 наименования, в том числе 5 иностранных.

1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОЗИМОГО РАПСА (обзор литературы)

Озимый рапс - Brassica napus ollifera Metgs. является широко известной в мире масличной и кормовой культурой семейства капустные (Brassicaceae).

Рапс является естественным амфидиплоидом сурепицы (Brassica cam-pestris) и капусты (Brassica Oleraceae). В мировой практике рапс и сурепица объединены под общим названием "рапс" - Brassica napus L. (Артёмов, 1989). И в зависимости от конкретных климатических и производственных условий выращивают яровую (annua), или кольза и озимую (biennis) формы рапса.

Корень у рапса стержневой, веретеновидный, утолщенный в верхней части, разветвленный. Основная часть разветвленных корней сосредоточена на глубине 20-45 см, но к периоду созревания семян может распространяться и в горизонтальном направлении. Толщина корня до 3 см, он проникает в почву до 3 м у рапса озимого и до 2 м у ярового (Гольцов и др., 1983).

По описанию A.A. Гортелевского и В.А. Макеева (1983) листья у рапса очередные, черешковые, в нижней части стебля лировидно-перистонад-резанные с овальной или округлой тупой верхней долей, иногда слабоволнистой образуют компактную прикорневую розетку; средние листья удлиненно-копьевидные; верхние - удлиненно-ланцетные, сидячие, цельнокрайные с расширенным основанием, на 1/3-2/3. Поэтому рапс легко отличить от других представителей рода Brassica. Листья сине-зеленые или фиолетовые, не-опушенные или слегка волосистые с восковым налетом. ГМ Осипова (1998) разделяет рапс на сильно и слабо облиственные формы.

Стебель прямостоячий, округлый, разветвленный с 12-25 ветвями первого и последующего порядков. Высота стебля 60-190 см, толщина 0,8-3,5 см. Окраска стебля зелёная, темно-зелёная, сизо-зелёная, он покрыт восковым налетом.

Цветки собраны в рыхлое кистевидное соцветие (в начале цветения цветки расположены ниже бутонов), состоящее из 20-40 довольно крупных цветков, желто-золотистой окраски. Чашелистики узкие, эллиптически-

яйцевидной формы, 6-8 мм длины. Цветок имеет 4 лепестка одинаковой величины. Сверху они закругленные, реже слегка выемчатые, от 9 до 18 мм длины. Тычинок 6 и 4 из них равны по высоте пестику, а 2 значительно короче. Отдельные сорта и особи рапса на пыльниках имеют красновато-коричневые пятна. У основания двух коротких и двух длинных тычинок имеется 4 нектарника. В среднем на один цветок приходится 0,7 мг нектара. Столбик пестика тонкий. Завязь имеет 20-40 семяпочек (Пустовойт, 1967).

По способу опыления рапс факультативный самоопылитель. Перекрестное опыление в разных условиях выращивания достигает 30 %. Пыльца переносится в основном насекомыми. Апомиксис встречается у всех сортов и нередко. Часто в цветке раньше созревает яйцеклетка. Пыльца в это время находится в фазе гаметогенеза (Маковски, 1988).

E.H. Жидкова (2010) считает, что у рапса зрелая пыльца двухъядерная, состоит из вегетативного и генеративного ядер. При прорастании пыльцевого зерна происходит деление генеративного ядра и образование двух спермиев. Пыльцевая трубка достигает зародышевого мешка за 20-30 мин, слияние гамет продолжается 2-3 часа. Цветение начинается рано утром с нижней части соцветия и продолжается весь день, особенно при влажной погоде. У пыльцы жизнеспособность высокая, в стерильных условиях и при пониженной температуре она сохраняется в течение 1 часа. При стрессовых условиях (засуха, повышенная температура, заморозки) жизнеспособность её падает, что ведет к появлению апомиктов. При раскрытии цветка первым появляется рыльце пестика затем чашелистики, лепестки удлиняются, и пестик снова оказывается внутри цветка - ниже или на уровне пыльников. У многих сортов рапса встречается селективное оплодотворение, обусловленное разной скоростью роста пыльцевых трубок. При переопылении необходимо обращать внимание на одновременность цветения сортов, поскольку различия по этому признаку могут быть существенными (Шпота, 1986).

Плод - узкий прямой или слегка согнутый стручок, расположенный под прямым или тупым углом по отношению к стеблю длиной 6-12 см, ши-

риной 0,4-0,6 см. Створки стручка гладкие или слабобугорчатые. По длине стручка проходит плёнчатая перегородка, заканчивающаяся в бессемянном носике. В стручке 25-30 семян округло-шаровидной формы, слегка ячеистых, серовато-чёрной, черно-сизой или темно-коричневой окраски (Скакун и др., 1994). Семена очень мелкие, диаметр семени 0,9-2,2 мм, масса 1000 семян 2,5-5 г у рапса ярового и 4-7 г у озимого. По сообщению Э.Б. Бочкаревой с коллегами, (2000) семена сохраняют всхожесть 5-6 лет.

В.И. Брикман с коллегами (1989) выявили, что разные формы рапса различаются по высоте растений, опушенности, степени ветвления, размеру и окраске листьев, размеру и окраске стручков и семян, длине вегетационного периода, продолжительности цветения и другим признакам и свойствам.

Озимый рапс является холодостойким растением. Его семена начинают прорастать при температуре 1-3 °С, а дружные всходы (через 5-7 дней) появляются при 9-12 °С (Орманджи и др., 1990). Растения вегетируют при температуре 5-6 °С и продолжают осеннюю вегетацию при наступлении ночных заморозков. Озимый рапс с хорошо развитой розеткой (5-7) листьев переносит зимние температуры на уровне корневой шейки до минус 12-14 °С, а при снежном покрове не менее 5 см - до минус 30 °С. Растения с плохо развитой розеткой погибают при минус 10-12 °С. Наиболее чувствительна к низким температурам корневая шейка. Гибель растений чаще отмечается весной при перепаде дневных и ночных температур воздуха, при ледяной корке, вымокании и выпирании (Губанов и др., 1986).

В процессе индивидуального развития Э.Б. Бочкарёва (2002), на основе работ Ф.М Куперман (1962), выделила 12 этапов органогенеза. За это время-рапс проходит пять возрастных периодов, которые тесно взаимосвязаны с

11рилил\.Дсп1'101У1 фьпили! Ич^илИл фао. ^ шпгаи! О ра11^а х ,у±. Ач^лпСцсоа ^ 1 у / ~>)

различает следующие фазы вегетации: всходы, появление первой пары настоящих листьев, начало образования листовой розетки, начало формирования новых листьев розетки весной, начало стеблевания (ветвления), образование соцветий, начало бутонизации, образование заметного венчика цветка,

начало цветения, цветение, образование первых стручков, молочная спелость, восковая спелость, полная спелость.

При посеве в начале августа всходы, как правило, появляются на 3-7-й день. Если осадков в летний период выпадает мало, всходы могут появиться на 20-30-й день. По наблюдениям Б.П. Мартынова с коллегами (1986) при благоприятных для появления всходов условиях через месяц растения имеют 5-6 листьев, длина наибольших из них 20-25 см. Листья в розетке в зависимости от сорта и условий развития могут быть прижаты к почке или направлены вверх.

Яровизацию озимый рапс проходит в полевых условиях в течение осенне-зимнего периода в фазе розетки при условии длительного воздействия пониженными температурами. Он должен пройти закалку, которая состоит из двух фаз: первой - световой и второй - темновой. Первая стадия закалки проходит осенью при температуре от 5 до 7 °С. Продолжительность ее 14-20 дней, прекращается она при отрицательных температурах. За это время в листьях накапливаются высокоэнергетические вещества, включая растворимый сахар; затем они оттекают в корневую шейку и точку роста. Вторая фаза продолжается 5-7 дней при температуре от -5 до -7 °С. В результате оттока свободной воды из клеток у растений повышается устойчивость к низким температурам (Соляник и др., 1981).

Наиболее хорошо перезимовывают растения с развитой розеткой, состоящей из 4-6 настоящих листьев, что достигается оптимальным сроком посева при рекомендованной густоте стояния растений. По наблюдениям Р.Я. Кузнецовой (1977) всходы рапса, не прошедшие фазу закаливания, погибают при морозах от -6 до -8 °С, что обычно наблюдается при позднем посеве. Перезимовавшие растения быстро отрастают, и через 10-20 дней после начала весенней вегетации образуют бутоны.

В зависимости от сорта и региона возделывания, продолжительность вегетационного периода ярового рапса составляет 90-120, озимого 300-340 дней (Левин, 2004, 2011).

Озимый рапс относится к светолюбивым растениям длинного дня, цветет и плодоносит при 12-часовом дне (Горшков, 1988). При оптимальной густоте стояния растений создаются хорошие условия солнечного освещения в период образования листовой розетки, и у рапса образуется мощная вегетативная часть, что позволяет растениям нормально пройти закалку, благодаря чему значительно повышается их морозостойкость (Гортелевский и др., 1981).

В загущенных посевах наблюдаются взаимное затенение растений, преждевременное отмирание листьев, плохое развитие репродуктивных органов. Кроме того, растения из-за недостаточного освещения нижней части стеблей полегают. Малый доступ света вызывает вытягивание клеток, в результате их стенки становятся более тонкими, а стебли рапса развиваются нежными (Гайдаш, 1985).

Растения рапса предъявляют высокие требования к обеспеченности почвы влагой. Для получения хозяйственно-ценного урожая зеленной массы озимого рапса осенью Т.А. Горбачева (1985) считает, что в августе и сентябре должно