Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Продуктивность ячменя в условиях биологизации растениеводства Брянской области

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Нечаев, Михаил Макарович, Брянск

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

УСЖ 1АБ1

НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ

НАУЧНЫЙ РУКОВОД1 ДОКТОР СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК,

ПРОФЕССОР В.Ф. МАЛЬЦЕВ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7

1.1 ГУСТОТА ПОСЕВОВ ЯРОВЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ

ВЫРАЩИВАНИЯ 7

1.2 НАПРАВЛЕНИЯ БИОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ 10

1.2.1 БИОЛОГИЗАЦИЯ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ЗА РУБЕЖОМ 10

1.2.2 БИОЛОГИЗАЦИЯ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В РОССИИ !3

1.3 ПУТИ БИОЛОГИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР 15

1.4 ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПЕСТИЦИДОВ ДЛЯ РАСТЕНИЙ И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 19

1.5 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ УДОБРЕНИЙ ЯРОВЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ЭКОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ 23

1.6 АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ И АГРОХИМИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ ПОСТУПЛЕНИЯ 29 РАДИОНУКЛИДОВ В РАСТЕНИЯХ

2. УСЛОВИЯ, ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 32

2.1 МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ ПОЛЕВЫХ ОПЫТОВ 32

2.2 ПОЧВЕННЫЕ И МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ 33

2.3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ С ЯЧМЕНЕМ НА СТАЦИОНАРНОМ ПОЛЕВОМ ОПЫТЕ 39

3. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ЯЧМЕНЯ 46

3.1 ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ САНИТАРНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

3.2 СТРУКТУРА ПОСЕВОВ ЯЧМЕНЯ В СВЯЗИ С ТЕХНОЛОГИЯМИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

3.3 ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОСЕВОВ ЯЧМЕНЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

3.4 ЗАСОРЁННОСТЬ ПОСЕВОВ ЯЧМЕНЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ БИОЛОГИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

3.5 УСТОЙЧИВОСТЬ ЯЧМЕНЯ К ПОЛЕГАНИЮ В СВЯЗИ С БИОЛОГИЗАЦИЕЙ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

3:6 ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ И ПОСТУПЛЕНИЯ МАКРОЭЛЕМЕНТОВ (Ы, Р205 И К20) В РАСТЕНИЯХ ЯЧМЕНЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ

3.7 СТРУКТУРА УРОЖАЯ ЯЧМЕНЯ В СВЯЗИ С ВОЗДЕЛЫВАНИЕМ ПО РАЗЛИЧНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

3.8 ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ ХИМИЗАЦИИ НА УРОЖАЙНОСТЬ

ЗЕРНА ЯЧМЕНЯ §1

3.9 ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ И ПОСЕВНЫХ КАЧЕСТВ ЗЕРНА ЯЧМЕНЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ 88

3.10 ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗЕРНА ЯЧМЕНЯ 90

3.11 СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЗЕРНЕ ЯЧМЕНЯ В СВЯЗИ С ТЕХНОЛОГИЯМИ И СИСТЕМАМИ УДОБРЕНИЙ И ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ 92

4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯЧМЕНЯ 96

4.1 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯЧМЕНЯ В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ РАЗНОГО УРОВНЯ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ 96

4.2 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯЧМЕНЯ В СВЯЗИ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ 100 ВЫВОДЫ 103 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 105 ЛИТЕРАТУРА 106 ПРИЛОЖЕНИЯ 122

Высоко затратное растениеводство наряду с положительным воздействием на растение и почву обусловило в последние * десятилетия в сельскохозяйственном производстве ряд экологических проблем, определяемых усилением антропогенного воздействия на. окружающую среду.Повышение плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур, что отмечается при использовании средств химизации в возрастающих объемах, очень часто отрицательно влияет на качество растениеводческой продукции, ослабляет интенсивность течения ряда биологических процессов в почве и способствует загрязнению компонентов биосферы.

Несмотря на то, что в России масштабы применения минеральных удобрений и химических средств защиты растений еще не достигли уровня развитых западноевропейских стран и США, а в последние годы ввиду высоких цен на них даже снижаются, отрицательное последействие одностороннего и несбалансированного использования средств химизации имеет место и не ослабевает.Кроме того, перспективы дальнейшего применения химических средств и природных материалов для воспроизводства плодородия почвы и создания условий для формирования продуктивности возделываемых культур ограничиваются исчерпаемостью ресурсов для их производства. Существующие в настоящее время в мире направления исследований показывают, что решение указанных проблем возможно на основе всесторонней биоло-гизации растениеводства.

Объектом исследований избрана распространенная в Нечерноземной зоне России сельскохозяйственная культура - ячмень.

В Российской федерации площади посева ярового ячменя по состоянию на 1997 год занимают 12, 5 млн га.

Ячмень - одна из наиболее распространенных зерновых культур. За последние 20 лет посевы ячменя в мировом земледелии увеличились более чем в 1,5 раза.(Неттевич, 1987).

Ячмень - универсальная культура, имеющая большое кормовое, продовольственное, техническое и агротехническое значение. Более 70% зерна идет на кормовые цели. Зерно ячменя в среднем содержит 13,4% белка, 54% крахмала, 2% жира, 5,7% клетчатки, 3% золы, а также витамины группы В. В одном кг зерна содержится 100 г переваримого белка и 1,28 кормовой единицы,тогда как в зерне овса и ржи - только 80 г переваримого белка, а кормовых единиц соответствен-

но 1 и 1,18(Родина, 1975). Белок-ячменя содержит весь набор незаменимых аминокислот, включая особо дефицитные лизин и триптофан. Солома ячменя также более питательна, чем солома ржи и пшеницы. Широко применяется ячмень в пищевой промышленности. Ячменная мука ограниченно используется в хлебопечении. Из ячменя изготавливают крупы, макароны-, суррогат кофе (Родина 1975).

Ячмень считается одним из наиболее засухоустойчивых злаков. Транспирационный коэффициент у ячменя равен 403(Майсурян и др.1971). Семена ячменя для прорастания нуждаются в меньшем количестве воды (48-65% от веса зерна), чем семена других хлебных злаков. Однако из-за слаборазвитой корневой системы после появления всходов потребность растений в воде взрастает. Особенно много воды растения ячменя расходуют в фазе кущения-трубкавания. Недостаток влаги в этот период вызывает увеличение числа бесплодных колосков(Борисоник,1974).

В Нечерноземной зоне первый период развития ячменя проходит в условиях очень неустойчивой погоды. В это время возможно как повышение температуры воздуха до 20 градусов, так и снижение ее до минус 3 градусов при среднесуточной температуре 12 градусов и абсолютном максимуме 25-27 градусов. Определенную опасность для роста растений и условии поглощения элементов питания в районах этой зоны представляет частый возврат весенних холодов. Следствием заморозков является омертвление верхней половины листьев, задержка колошения, снижение числа колосков и зерен в колосе, изменение соотношения между зерном и соломой(Дадыкин,1952,Борисоник, 1974).

Ячмень требователен к плодородию почвы. Лучшими для его возделывания считаются хорошо и средне-окультуренные, средне и тяжелосуглинистые почвы с реакцией среды, близкой к нейтральной(рН 6-6, 5). Менее подходящими являются почвы легкого гранулометрического состава, так как они бедны легкоусвояемыми элементами питания (Петрова, 1979) . Почвы с повышенной кислотностью необходимо известковать, приэтом известковые материалы целесобразно вносить под предшествующую культуру.

С учетом биологических особенностей этой ценной сельскохо-зяственной культуры и на основе ограниченного использования

средств химизации при ее возделывании в процессе проведения исследований были поставлены следующие задачи:

- изучить влияние технологий возделывания ячменя на изменение показателей плодородия и фитосанитарное- состояние почвы;

- исследовать изменение в динамике основных показателей посева ячменя, характеризующих его состояние в течении вегетационного периода;

- определить главные параметры фотосинтетической деятельности ячменя в вариантах с разными технологиями возделывания;

- провести определение засоренности посевов ячменя в вариантах изучаемых технологий;

- исследовать особенности влияния технологий возделывания ячменя на степень устойчивости к полеганию его растений;

- определить важнейшие элементы структуры урожая ячменя и влияющие.на них факторы;

- изучить влияние технологий возделывания на урожайность зерна ячменя;

- провести определение основных показателей качества зерна ячменя и его экологической чистоты от вредных веществ;

- рассчитать показатели энергетической эффективности выращивания ячменя по разным технологиям;

- рассчитать основные параметры экономической эффективности возделывания ячменя;

- обосновать возможные пути биологизации технологий возделывания ячменя;

Научная новизна и практическая значимость предлагаемой работы состоит в том, что впервые в юго-западной части Нечерноземной зоны России определены оптимальные приемы выращивания ячменя в плодосменном севообороте с ограниченным использованием средств химизации и без их внесения. Доказано, что такие технологии экологически безопасны.

В работе также определена энергетическая и экономическая оценка предлагаемых технологий.

Результаты исследований способствуют оздоровлению экологической обстановки в регионе, снижению энергозатрат при возделывании ячменя, росту урожайности этой культуры и оптимизации экономических показателей.

Специалистам и руководителям хозяйств Брянской области предлагаются технологии возделывания ячменя с ограниченным использованием средств химизации, экономичные, энергосберегаю-

щие и экологически чистые. В этом заключается практическая'значимость работы.

Основные сведения по работе ежегодно докладывалйсь на заседаниях кафедр земледелия и растениеводства Брянской государственной сельскохозяйственной академии, конференциях и совещаниях специалистов Брянской области, на научных конференциях академии, а также на межвузовской конференции в Белгородской государственной сельскохозяйственной академии.

Приемы биологизации технологий возделывания ячменя освоены в учебно-опытном хозяйстве "Кокино" Брянской государственной сельскохозяйственной академии и в хозяйствах Трубчевского района Брянской области: ТОО "Русь", КСХП "Плюсковское", АО "Снежка" и других.

Результаты исследований и методика их выполнения полно отражены в открытой печати. Всего опубликовано три работы, которые содержат все необходимые сведения о системном методе исследований, главных направлениях биологизации технологий возделывания ячменя, основных параметрах технологий возделывания ячменя при использовании сред химизации в разных нормах.

- 7 -I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Густота посевов яровых зерновых культур в зависимости от условий выращивания

Поступление в растения питательных веществ, влаги из почвы, света и углекислого газа, как важнейших факторов жизни, существенно зависит от густоты посевов или от площади питания. Изменяя эту площадь мы всесторонне влияем на рост и развитие растений. При этом изменяется не только объем почвы, находящийся в распоряжении каждого отдельного растения, но и уровень его обеспеченности перечисленными выше и другими условиями формирования урожая. На практике существует только один способ прямого воздействия на фотосинтез - соответствующий выбор густоты посева и взаимного размещения растений. Для каждой культуры при определенных условиях ее выращивания характерна оптимальная густота посевов, при которой достигается получение с единицы площади наибольшего урожая основной продукции высокого качества при наименьших затратах энергии - труда и материальных ресурсов.

После работ немецкого ученого Э.Вольни в агрономии получило широкое распространение мнение, что с увеличением норм удобрений и созданием других благоприятных для роста и развития растений условий целесообразно густоту посевов уменьшать, то есть увеличивать площадь питания. Однако это мнение не было обосновано экспериментально. В последние десятилетия накоплено много опытных данных, которые в корне позволяют пересмотреть это положение (Синя-гин,1980).

Наиболее сложно проявляется связь- условий выращивания с густой посевов у яровых зерновых культур. Если применительно к пропашным и другим культурам четко прослеживается прямая зависимость роста эффективности увеличения густоты насаждений (до определенного уровня) с улучшением условий выращивания, то у яровых зерновых культур эта зависимость определяется целым рядом других факторов. Главными здесь являются биологические особенности культуры и сорта: способность к кущению, устойчивость к полеганию, поража-емость вредителями и болезнями, развитие ассимиляционной поверхности листьев, мощность корневой системы и способность ее к усвоению питательных веществ из почвы. К тому же на все это сущест-

венный отпечаток накладывают почвенно-климатические условйя зоны возделывания.

Рассмотрение данного вопроса наиболее целесообразно начать с результатов вегетационных опытов, в которых можно исключить побочные неблагоприятные условия. В одном из этих опытов растения ячменя от 1 до 4 штук на один сосуд выращивались на серой лесной почве без внесения минеральных удобрений и при использовании N и ИРК в оптимальных соотношениях.

В вариантах без удобрений урожай всей биологической сухой массы, зерна двух и четырех растений был ниже, чем одного растения в сосуде. Внесение удобрений позволило эффективно использовать увеличение числа растений. С загущением их в сосуде возрастала прибавка от удобрений общего урожая и урожая зерна. Больше всего зерна получили от сочетания максимального в опыте числа растений с удобрением соответственно 8,78 и 17,55 г на сосуд против 1,36 г на контроле.Данные опыта подтверждают целесообразность применения удобрений на фоне повышенной густоты посевов (Синя-гин, 1980).

В полевой обстановке получено большое количество данных, когда повышенные нормы удобрений делали более эффективными и более высокие нормы посева (Синягин,1975). Однако имеются и противоположные результаты, когда полегание сводит на нет потенциальные возможности повышения урожая, создаваемые удобрением и усиленным кущением. Необходимы сорта устойчивые к полеганию.

В работе "Площади питания растений", вышедшей из печати в 1975 году академик И.И.Синягин обобщил колосальный материал по нормам высева сельскохозяйственных культур, дал его глубокий анализ, а в связи с этим нет необходимости полученные результаты повторять. Мы остановимся лишь на некоторых экспериментальных данных, вошедших в его работу и на работах последних лет.

На опытном поле "Орошаемое" (цит. по Синягину, 1980), относительно устойчивый сорт яровой пшеницы Мелянопус 26 положительно отзывался при орошении на увеличение нормы высева и норм вносимых удобрений. При невысокой норме высева 2,0 млн. всхожих семян на 1 га урожай без удобрений составлял 31,5 ц/га, а прибавка от N9 о Ре о к4 о -6,2 ц/га и от М120р1оок4о _ 7-3 Ц/га. При норме 4,5 млн. получено соответственно 32,6; 8,2 и 8,5 и при норме 6,0 млн.- 32,3; 11,1 и 14,9 ц/га зерна. На неудобренном фоне опти-

мальной оказалась норма высева -5 млн.всхожих семян на 1 га, при внесении М90Р80К40 - 5,5 млн. и М120Р100К40 - 6,0 млн. всхожих семян. "

В особенности четко проявляется целесообразность увеличения норм высева и одновременно норм удобрения на мексиканских корот-костебельных пшеницах, которые очень устойчивы к полеганию. Эксперименты велись с сортами Деррос-7 и Иния-66 на фонах без удобрений, (ИР)6оК3о, ШР)120К60 и ,(ЫР)210К120.Эти два сорта высевались с нормами 120 и 240 кг/га семян. Неполегающие короткостебельные сорта пшеницы сильно повышали урожайность зерна как от увеличения норм высева, так и от применения удобрений. Самые высокие прибавки урожайности зерна от повышения норм использования минеральных туков отмечены на фоне (№)210К12о и составили по сорту Церрос-7 13,5 ц/га, а по сорту Иния-66 - 15,9 ц/га при урожайности на контроле соответственно 21,9 и 17,4 ц/га зерна (Адиньяев, 1976).

Полевые опыты, выполненные в последние годы в разных почвен-но-климатических условиях России, Белоруссии и Украины не дают четкого однозначного ответа на вопросы по оптимизации густоты стояния растений ячменя при изменяющихся уровнях факторов жизни.

В центре Нечерноземной зоны в серии полевых опытов на дерново-подзолистых почвах Тверской области (Усанова, Сидоренкова, 1985; Усанова, .1985; Усанова, 1988; Петрова, 1995) получены результаты исследований, свидетельствующие о сложном механизме взаимовлияния норм высева овса и уровней минерального питания, создаваемых внесением удобрений. При этом учтен и целый ряд других факторов, определяющих фотосинтетическую деятельность посевов и закономерности формирования урожая.

В эксперементах на дерново-среднеподзолистой остаточно карбонатной легкосуглинистой почве величину программируемого урожая зерна овса рассчитывали по приходу ФАР и коэффициенту ее использования 1,5% при соотношении основной и побочной продукции 1,0:1,4, а также по формуле А. М. Рябчикова. Удобрения в расчетных нормах вносились весной 1^94_120Р8з_125К120_179. 0пыт показал,что густота стояния растений овса в значительной степ�