Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Продуктивность озимой пшеницы в зависимости от основной обработки почвы, удобрений и средств защиты растений в Центральном Черноземье

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Доманов, Михаил Николаевич, Белгород

БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

на правах рукописи

Доманов Михаил Николаевич

ПРОДУКТИВНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ от ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, УДОБРЕНИЙ И СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ В ЦЕНТРАЛЬНОМ ЧЕРНОЗЕМЬЕ

06.01.01 - общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки Российской Федерации, академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Котлярова О.Г.

БЕЛГОРОД 1999

Оглавление

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

ГЛАВА I. ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ, ФИТОСАНИТАРНО-ГО СОСТОЯНИЯ ПОСЕВОВ И ПРОДУКТИВНОСТИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ КОМПЛЕКСА АГРОПРИЕМОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)................................................................... ........... 10

1.1. Влияние различных способов основной обработки почвы на ее плодородие и продуктивность озимой пшеницы.................................. 10

1.2. Фитосанитарное состояние посевов в зависимости от способов основной обработки почвы и средств химизации............................................26

1.3. Влияние удобрений и пестицидов на урожайность и качество зерна озимой пшеницы........................................................................35

ГЛАВА И. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ......................................................................................40

2.1. Цель и задачи исследований................................................................40

2.2. Схемы опытов и методика лабораторно-полевых исследований................41

2.3. Агроклиматическая характеристика зоны и метеорологические условия в годы проведения исследований.......................................................46

ГЛАВА III. ИЗМЕНЕНИЕ АГРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ПИТАТЕЛЬНОГО РЕЖИМА ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ ПОД ОЗИМУЮ ПШЕНИЦУ..........................................51

3.1. Динамика водного режима почвы и ее агрофизических свойств................51

3.2. Азотный режим почвы и его регулирование в период вегетации растений..................................................................................55

3.3. Изменения содержания подвижных форм фосфора и калия в почве..................................................................................................60

ГЛАВА IV. ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, УДОБРЕНИЙ И ПЕСТИЦИДОВ НА ФИТОСАНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОСЕВОВ......................................................................................66

4.1. Засоренность посевов на фоне различного комплекса агроприемов........66

4.2. Развитие болезней и эффективность пестицидов.................................71

ГЛАВА V. ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ И КАЧЕСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ................................................................................74

5.1. Динамика накопления сухого вещества растениями, их фотосинтетический потенциал......................................................................................74

5.2. Урожай озимой пшеницы, его структура и качество...........................86

5.3. Накопление корневой массы и пожнивных остатков озимой пшеницей... 97

5.4. Посевные качества семян в зависимости от изучаемых агроприемов......103

ГЛАВА VI. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РАСТЕНИЙ, ВЫНОС ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ УРОЖАЕМ И ВОЗВРАТ ПОЧВЕ ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ................................................................................ 106

6.1. Динамика накопления элементов питания растениями......................106

6.2. Вынос азота, фосфора и калия озимой пшеницей в зависимости от условий выращивания..................................................................................111

6.3. Вынос элементов питания сорной растительностью.......................120

6.4. Возврат почве питательных элементов с растительными остатками и корневой массой..............................................................................123

ГЛАВА VII. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, УДОБРЕНИЙ И ПЕСТИЦИДОВ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ...........127

7.1. Биоэнергетическая оценка использования различных обработок почвы и различного уровня применения средств химизации...................................127

7.2. Содержание тяжелых металлов в продукции в зависимости от условий выращивания.................................................................................. 131

ВЫВОДЫ...............................................................................................134

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.................................................137

ЛИТЕРАТУРА........................................................................................138

ВВЕДЕНИЕ

В экономике каждого колхоза, совхоза, ассоциации, фермерского хозяйства и в целом страны зерно играет важную роль. Поэтому увеличение его производства и улучшение качества имеет большое народнохозяйственное значение.

Практика многих лет показывает, что наиболее высокие и стабильные урожаи зерна обеспечивает озимая пшеница. Так, в среднем за последние 10 лет в Белгородской области эта культура по урожайности превышала средний урожай зерновых на 6.5 ц с гектара, а в отдельные годы это превышение достигало 8-10 центнеров. Такое положение отмечается и в других областях Центрально-Черноземной зоны.

Вместе с тем, потенциал озимой пшеницы используется далеко не полностью. Например, опытно-производственные хозяйства научных учреждений, госсортоучастки и лучшие производственные коллективы стабильно получают 40-45 центнеров высококачественного зерна с гектара, в то время как основная масса хозяйств не превысила урожайности 35 центнеров с гектара. Не редки случаи получения только 25 и менее центнеров зерна с гектара. Кроме этого, в производственных условиях качество зерна часто не отвечает необходимым требованиям, что создает определенные проблемы перед хлебопекарной промышленностью.

В Центрально-Черноземной зоне и, особенно, в Белгородской области большие площади пахотных земель подвержены процессам эрозии, что вызывает необходимость выведения их из интенсивного использования. В этом случае встают задачи получения более высокого урожая с единицы пашни первой категории (Котлярова, 1995).

Известно, что поднять урожайность с помощью одного какого-либо приема нельзя. Величина урожая и его качество, как свидетельствует мировой опыт и исследования ученых нашей страны, во многом зависит от степени учета всех факторов, которые участвуют в их формировании. Из опыта развития земледелия передовых стран видно, что рост урожайности зерновых

культур в первую половину двадцатого века определялся в основном развитием механизации, в то время как во вторую половину - широким и все возрастающим применением удобрений и пестицидов (Мельников, 1984).

Как показывают научные исследования, проведенные в различных почвенно-климатических зонах, наилучший результат достигается в случае, когда в едином комплексе используются наиболее рациональные для конкретных условий агротехнические приемы совместно с широкой химизацией, внедрением высокоэффективных сортов, хорошей организацией труда и другими факторами (Шатилов, 1973, 1993; Асыка и др., 1985; Минеев, Ладонин, 1986; Сайко, 1987; Милащенко, 1990; Федотов, 1991; Захаренко и др., 1994).

Одним из основных путей повышения продуктивности озимой пшеницы является устранение негативного влияния со стороны болезней растений, вредных насекомых и сорной растительности. Кроме этого, необходимо в первую очередь заботиться о почвенном плодородии. Важным фактором его сохранения и повышения является рациональная система обработки почвы, которая должна обеспечивать хорошее взаимодействие с применяемыми средствами химизации, что позволит уменьшить непроизводительные потери питательных веществ, повысить окупаемость удобрений и эффективность пестицидов.

В настоящее время разработаны основные параметры высокоэффективного применения удобрений и средств защиты растений. Вместе с тем, все эти разработки проводились по отдельным группам веществ (отдельно по удобрениям, отдельно по пестицидам и т.д.) и эффективность действия, например, удобрений устанавливалась вне связи с необходимостью внесения ретардантов, гербицидов и других препаратов, а эффективность последних - вне связи с условиями питания. Также при этом не учитывался способ основной обработки почвы, от которой в значительной степени зависит успешное использование средств химизации. В то же время установлено, что эффективность средств химизации резко возрастает при использовании их в едином комплексе,

когда каждый его компонент создает условия для того, чтобы другие агрохимикаты могли проявить свое максимальное действие, обеспечивая создание наиболее благоприятных условий для роста растений и формирования ими высоких урожаев хорошего качества (Ладонин, 1987).

Известно, что при применении удобрений, особенно азотных, увеличивается масса отзывчивых на минеральное питание наиболее вредоносных сорных растений, повышается поражаемость озимой пшеницы вредителями и болезнями, увеличивается склонность к полеганию. Фитосанитарное состояние посевов во многом зависит от способа основной обработки почвы. Поэтому расширение использования безотвальной обработки ставит задачу сравнить ее эффективность со вспашкой на фоне комплексного применения различных доз удобрений и систем защиты растений.

Таким образом, изучение такого комплекса агроприемов, как применение органических и минеральных удобрений в сочетании со средствами защиты растений на фоне различных способов основной обработки почвы позволит выявить закономерности оптимального, наиболее экономически и экологически выгодного пути получения высокого урожая зерна хорошего качества. Поэтому такие исследования имеют важное значение и представляют собой определенный научный и практический интерес.

Актуальность проблемы. Закономерности взаимодействия основной обработки почвы, удобрений и пестицидов по их влиянию на плодородие почвы, урожай и качество зерна относятся к мало или совершенно неразработанными для агроценозов озимой пшеницы и являются актуальными. Значимость их возрастает в связи с обострением проблем экологического, энергетического и экономического состояния сельскохозяйственного производства.

Разработка оптимального сочетания обработки почвы, удобрений и средств защиты растений, которое наряду с рациональным питанием озимой пшеницы, обеспечило бы и благоприятную фитосанитарную обстановку даст возможность максимально использовать фотосинтетический потенциал растений с одновременной надежной охраной окружающей среды.

В настоящее время в производстве возделываются новые интенсивные сорта озимой пшеницы с высокой потенциальной продуктивностью, лучше отзывающиеся на условия минерального питания, имеющие более интенсивный характер фотосинтеза, но сильнее поражающиеся болезнями.

Разработка приемов формирования урожайности путем регулирования различных факторов почвенного плодородия и защиты растений является актуальной проблемой как в научном,так и практическом плане.

Главная цель работы - научно обосновать и разработать эффективные системы комплексного применения различных способов основной обработки почвы и средств химизации, определить закономерности действия их в агроценозах озимой пшеницы, установить влияние удобрений и средств защиты растений на почву и растения и дать энергетическую и экологическую оценку их использования при возделывании озимой пшеницы.

Научная новизна работы. В работе впервые в Центрально-Черноземной зоне проведена комплексная оценка формирования продуктивности озимой пшеницы в онтогенезе под действием и при взаимодействии между собой 30 различных сочетаний 3-х факторов технологических приемов (2 обработки почвы, 5 систем удобрения, 3 системы защиты растений).

Получены математические модели зависимости урожая и качества зерна от погодных условий, способа основной обработки почвы, удобрений, пестицидов и комплексного их использования, что позволит целенаправленно влиять на процессы фотосинтеза растений. Доказано, что комплексное применение средств химизации способствует существенному увеличению уровня урожайности при одновременном улучшении фитосанитарного состояния посевов.

Определена величина фотосинтетического потенциала посевов и фотосинтетической продуктивности растений и разработаны приемы комплексного использования технологических операций, способствующих формированию высокой продуктивности озимой пшеницы.

Выявлено, что при научно обоснованном использовании средств

химизации возделывание озимой пшеницы энергетически эффективно и экологически безопасно.

Практическая значимость работы. Установлено, что способ основной обработки почвы практически не влияет на урожайность озимой пшеницы. Доказано, что на типичных черноземах Белгородской области применение средств защиты растений в условиях распространения заболеваний и при высокой засоренности посевов (80-100 сорняков на 1 м ) обеспечивает прибавку урожая в 6-8 ц/га. При этом эффективность фунгицида равняется 7080 %, а гербицида - 80-90 %. Использование дозы минеральных удобрений (NPK)6o на фоне 40 т навоза совместно со средствами защиты растений, вносимых по экономическим порогам вредоносности, формирует урожай на уровне 50-55 ц/га, а окупаемость удобрений при этом достигает 7-8 кг зерна на 1 кг.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались автором и получили одобрение на международной научно-производственной конференции (г. Белгород, 1997), на заседаниях кафедры земледелия (1996, 1997, 1998), на заседаниях ученого совета агрономического факультета БГСХА (1996, 1997, 1998).

Основные положения, выносимые на защиту. В результате исследований на защиту выносятся следующие положения:

1. Способ основной обработки почвы под пар (вспашка и безотвальная обработка) под озимой пшеницей практически не изменяет водный и питательный режимы, плотность почвы, фитосанитарное состояние посевов и их фотосинтетический потенциал, накопление растениями сухого вещества и корневой массы, продуктивность озимой пшеницы и качество зерна в условиях равнинных земель.

2. Средства защиты растений оказывают положительное действие на фитосанитарное состояние посевов озимой пшеницы, способствуют повышению окупаемости удобрений и улучшению работы фотосинтетического аппарата.

3. Комплексное применение средств химизации, наряду со значительным повышением эффективности удобрений, а следовательно, величины урожая и его качества, обеспечивает лучшее пополнение почвы органическим веществом в виде пожнивно-корневых остатков.

4. Применение удобрений совместно со средствами защиты растений улучшает показатели биоэнергетической эффективности возделывания озимой пшеницы.

Представленная работа являлась частью тематического плана научно-исследовательской работы кафедры земледелия БГСХА по заданию "Разработать ландшафтные системы земледелия, обеспечивающие в условиях ЦЧЗ защиту почв от эрозии, повышение плодородия склоновых земель и экологическую устойчивость" на основании договора с Россельхозакадемией № 163, а также входит в тематический план Белгородского научно-исследовательского института сельского хозяйства по проблеме 02.11.46.101.13 "Изучить систему комплексного применения средств химизации в условиях ЦЧЗ при выращивании сельскохозяйственных культур."

Диссертационная работа выполнена в период 1996-1998 годов в Белгородском научно-исследовательском институте сельского хозяйства. В проведении полевых опытов и лабораторных исследований автору оказывали помощь и поддержку сотрудники лаборатории защиты растений и внедрения научных достижений, лаборатории массовых анализов, группа ЭВМ, а также сотрудники кафедры земледелия и растениеводства Белгородской ГСХА. Считаю своей обязанностью и приятным долгом выразить всем им признательность и глубокую благодарность.

Особенно благодарен своему научному руководителю Заслуженному деятелю науки Российской Федерации, доктору сельскохозяйственных наук, профессору, академику РАСХН, академику РЭА Котляровой О.Г. и директору БелНИИСХ кандидату сельскохозяйственных наук Асыке Ю.А. за содействие в выполнении исследований, составивших содержание настоящей диссертации.

ГЛАВА I. ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ, ФИТОСАНИТАРНО-ГО СОСТОЯНИЯ ПОСЕВОВ И ПРОДУКТИВНОСТИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ КОМПЛЕКСА АГРОПРИЕМОВ

(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Влияние различных способов основной обработки почвы на ее плодородие и продуктивность озимой пшеницы

В современных условиях многоукладного сельскохозяйственного производства вопросам сохранения и повышения плодородия почв должно быть уделено особое внимание (Котлярова, 1995).

В регулировании плодородия почвы решающее значение принадлежит ее обработке. Она должна обеспечивать требуемые параметры водного, воздушного, пищевого и теплового режимов, а также противоэрозионную устойчивость почвы, уничтожение сорняков для создания оптимальных условий роста, развития и формирования высокой продуктивности возделываемых культур (Каштанов и др., 1988).

За последние годы проведено значительное количество исследований о влиянии способа основной обработки почвы как на ее плодоро�