Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Сравнительная оценка и влияние зернобобовых на урожайность и качество последующих культур севооборота на светло-серых лесных почвах юго-восточной части Волго-Вятской зоны

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Семенов, Юрий Геннадьевич, Чебоксары

ЧУВАШСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

Семенов Юрий Геннадьевич

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА И ВЛИЯНИЕ ЗЕРНОБОБОВЫХ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПОСЛЕДУЮЩИХ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА НА СВЕТЛО-СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ВОЛГО-ВЯТСКОЙ зоны

Специальность: 06.01.01 - общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

заслуженный деятель науки Российской Федерации и Чувашской республики, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.И.КУЗНЕЦОВ

Чебоксары - 1998

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

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

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Место зернобобовых культур в севооборотах Нечерноземной

зоны............................................... 7

1.2 Влияние зернобобовых на плодородие почв и засоренность

посевов последующих культур.......................... 15

1.3. Зернобобовые - предшественники яровой пшеницы и

картофеля........................................... 26

2. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Цели и задачи исследований........................................................30

2.2. Методика исследований................................................................30

2.3. Климатические условия................................................................32

2.4. Почвенные и агротехнические условия..............................36

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3. ФОРМИРОВАНИЕ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР

3.1. Динамика влажности и содержание нитратов в почве................39

3.2. Густота посевов и фенология........................................................44

3.3. Динамика роста растений и накопления вегетативной массы .. 47

3.4. Засоренность посевов....................................................................51

3.5. Урожайность зерна и сбор надземной массы..............................53

Стр.

4. ВЛИЯНИЕ ЗЕРНОБОБОВЫХ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ

ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

4.1. Динамика влажности и биологическая активность почвы..........58

4.2. Фенология и динамика роста растений яровой пшеницы............62

4.3. Засоренность посевов яровой пшеницы........................................65

4.4. Структура урожая и урожайность яровой пшеницы....................67

5 ВЛИЯНИЕ ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР НА

ПРОДУКТИВНОСТЬ КАРТОФЕЛЯ

5.1. Динамика влажности и биологическая активность почвы..... 72

5.2. Фенология и динамика формирования урожая картофеля..... 76

5.3. Структура урожая и урожайность картофеля............... 79

6. ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР НА УРОЖАЙНОСТЬ ЯЧМЕНЯ............................ 84

7. ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗВЕНЬЕВ СЕВООБОРОТА........... 86

8. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗВЕНЬЕВ СЕВООБОРОТА: ЗЕРНОБОБОВАЯ КУЛЬТУРА-ЯРОВАЯ ПШЕНИЦА (КАРТОФЕЛЬ)-ЯЧМЕНЬ ПРИ РАЗНЫХ СПОСОБАХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УРОЖАЯ.......................... 88

ВЫВОДЫ........................................................................................95

РЕКОМНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ..........................................96

ЛИТЕРАТУРА....................................................97

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................... ... 114

ВВЕДЕНИЕ

Увеличение производства растениеводческой продукции выдвигает на первый план задачу наиболее правильного использования земли на основе на-учнсюбоснованных систем земледелия.

В условиях, когда идет реформа агропромышленного комплекса, направленная на изменение существовавших земельных отношений и форм землепользования, резко сокращается применение удобрений и химических средств защиты растений, роль научно обоснованных севооборотов и правильной обработки почвы в создании урожая возрастает.

Характерной особенностью современного состояния плодородия почвы является его ухудшение, в том числе и снижение содержания гумуса во всех основных земледельческих зонах России. Так, в Чувашской республике за 20-летний период к 1985 г. содержание гумуса в пахотных почвах снизилось на 18, а на светло-серых лесных почвах - даже 21%. Поэтому, поиск путей снижения потерь и воспроизводства! гумуса и получение на этой основе стабильных урожаев высокого качества является одной из важнейших задач современного земледелия.

В Чувашии светло-серые лесные почвы занимают 379, 3 тыс. га, что составляет 20,7% от общей площади земель. Вследствие малого содержания органического вещества они обладают неблагоприятными физическими свойствами и имеют низкую биологическую активность, недостаточное количество доступных питательных веществ, а в засушливые периоды и влаги для растений. Наибольший дефицит имеется в азотном балансе, который может быть пополнен за счет биологической фиксации зернсибобовыми культурами. Последние являются хорошими предшественниками многих культур. Достаточно полно они изучены как парозанимающие культуры, но значительно редко встречаются сообщения об использовании их в качестве предшественников яровых культур. В условиях Чувашии такие исследования не проводились.

Наряду с навозом, компостами одним из факторов пополнения органического вещества почвы являются сидераты. Немаловажное значение имеет использование в качестве сидератов зерновых бобовых культур, но в условиях Чувашии такие исследования также не проводились.

В условиях рыночной экономики повысились требования к качеству сельскохозяйственной продукции. В связи с этим перед земледельцами Чувашии наиболее остро стоит вопрос повышения содержания белка в зерне пшеницы собственного производства. Заслуживает внимания и внедрение в производство новых культур, в том числе и такой малоизученной в условиях Чувашии культуры, как соя.

Программа наших исследований была направлена на решение проблемы увеличения продуктивности земледелия путем использования различных зерновых бобовых растений в качестве предшественников яровых кулыур. Исходя из этого основные задачи наших исследований были следующими:

1. Изучить особенности формирования агрофитоценозов различных зернобобовых культур.

2. Установить агротехническое значение зерновых бобовых как предшественников яровой пшеницы и картофеля и их влияние на качество зерна и клубней.

3. Выявить эффективность различных форм использования зернобобовых на продуктивность звеньев севооборота.

4. Выявить последействие различных форм использования зернобобовых культур на урожайность ячменя.

5. Определить энергетическую оценку звена: предшественник - яровая пшеница (картофель) - ячмень в зависимости от форм использования зернобобовых культур.

6. Научно обосновать полученные результаты и предложить рекомендации производству.

Для определения состава звена севооборота предшественник - яровая пшеница (картофель) с оптимальным сочетанием продуктивности и положительным воздействием на плодородие светло-серой лесной почвы и урожайность последующих культур в 1994-1997 гг. в учебном хозяйстве Чувашской

ГСХА «Приволжское», расположенном в юго-восточной части Волго-Вятской зоны, были заложены полевые опыты. Изучение различных форм использования гороха, вики и сои в качестве предшественников выявило значительные различия их влияния на урожайность яровой пшеницы и картофеля, плодородие почвы, а также последействие на урожайность последующей культуры-ячменя.

Результаты проведенных исследований, выводы и предложения производству по данной проблеме представлены в данной работе.

Применительно к почвенно-климатическим условиям юго-восточной части Волго-Вятской зоны на защиту выносятся нижеследующие положения.

1. В данных условиях целесообразно размещение яровой пшеницы и картофеля по зернобобовым культурам.

2. Возделывание зернобобовых культур оказывает благоприятное действие на плодородие почвы.

3. Использование соломы зернобобовых культур в качестве сидерата способствует восполнению запасов органического вещества почвы, повышению урожайности и качества зерна яровой пшеницы и клубней картофеля.

4. Пожнивная сидерация в наибольшей степени усиливает благоприятное действие гороха на плодородие почвы, урожайность и качество зерна яровой пшеницы и клубней картофеля по сравнению с соломой.

5. Пожнивная сидерация обеспечивает получение наибольших урожаев ячменя в последействии.

6. Соя, как предшественник яровой пшеницы и картофеля, не уступает другим, широко распространенным в республике зернобобовым растениям.

7. Пожнивная сидерация в звене севооборота: предшественник-яровая пшеница-ячмень характеризуется оптимальной биоэнергетической эффективностью.

Выражаю благодарность научному руководителю, заслуженному деятелю науки Российской Федерации и Чувашской республики, доктору сельскохозяйственных наук, профессору А.И. Кузнецову за помощь в проведении исследований и оформлении диссертации.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Место зернобобовых культур в севооборотах Нечерноземной зоны

Значение зернобобовых культур в земледелии определяется как их биологическими особенностями, которые важны для соблюдения принципов плодосмена при построении научно обоснованных севооборотов, так и их способностью симбиотически фиксировать азот воздуха.

Биологические особенности и агротехника возделывания зернобобовых культур освещены в работах многих ученых (А. Н. Тшценко, 1958; В. Ф. Паниной, 1965; Н. 3. Ивановой-Зубковой, 1965; Ю. Н. Яблокова, 1965; В. Г. Сиротенко, 1970; М. А. Михайленко, 1971; Г. В. Бадиной, 1974; Г. В. Боднар,. Г. Т. Лавриненко, 1977; Ю. И. Слабко, 1982; Ю. А. Чухнина, 1983 и др.)

Способность фиксировать атмосферный азот зернобобовыми культурами отмечается в работах П. В. Будрина (1919),. Д. Н. Прянишникова (1945), В. С. Ко-синского (1970), В. Е. Шевчука (1979), Н. И. Мильто (1982), П. П. Вавилова, Г. С. Посыпанова (1983), Г. А. Дебелого и др. (1985).

Зернобобовые относятся к культурам-восстановителям плодородия почвы. Это связано с тем, что они экономят почвенный азот, создавая надземную массу в основном за счет синтеза азота воздуха, а их корневая система, обладая высокой растворяющей Способностью по отношению к фосфорнокислым и другим труднодоступным соединениям, положительно влияет на физические и химические свойства"Ьочвы (Э. Рюбензам, К. Рауэ, 1969; Р. X. Макашева, 1973; А. М. Лыков, 1976; Г. Кант, 1982; Н. Д. Рыбакова, М. П. Усова, 1986 и др.).

Все исследователи сходятся на том, что зернобобовые культуры одни из лучших предшественников небобовых культур. Даже в случаях.; когда они симбиотически фиксируют из воздуха его меньше, чем поглощают из почвы, био-

логически связанный азот способствует сбережению почвенных запасов его и благотворно влияет на плодородие почвы, создает предпосылки для сокращения доз минерального азота под следующую культуру (Т. L. Lyon, Wilson J. 1936; И. А. Цивенко, И.А. Александров, 1966; С. С. Ильин, 1972; Е. Н. Родин, 1981).

Значение зернобобовых культур и их использование в различных севооборотах на опытных полях, в производственных посевах многих районов Нечерноземной зоны изложено в работах С. А. Воробьева, 1968, 1979, 1982; А. И. Кузнецова, Ю. К. Казанкова, 1977; В. В. Бузмакова, JI. С. Наволоцкого, 1978; М. Ф. Стихина и др., 1982.

С. А. Воробьев (1982), обобщая данные научно-исследовательских учреждений за последние 20 лет по оценке зернобобовых культур (преимущественно гороха) как предшественников, показал, что их можно использовать для надежного обоснования размещения озимых и яровых зерновых культур.

В ряде работ указывается, что урожайность озимых культур, полученная по зернобобовым, лишь ненамного уступает урожайности по чистому пару, но значительно выше, чем по другим предшественникам. Так, на Орловской сельскохозяйственной опытной станции урожайность озимой пшеницы по черному пару составила 3,00, по горохово-овсяному - 2,68, по гороху (на зерно) - 2,79 т/га. В опытном хозяйстве Всесоюзного НИИ зернобобовых и крупяных кулыур, по данным JI. П. Еремина, урожайность озимой пшеницы в среднем за 5 лет составила: по черному пару - 3,58, клеверному - 3,27, сидеральному - 3,54 и после кукурузы (на силос) - 3,14 т/га. Урожайность зерна ржи после гороха (на зерно) составила 3,45 и после кукурузы (на силос) - 3,10 т/га (М. Ф. Стихии и др.,1982).

По данным А. К. Пяткявичуса (1973), урожайность озимой пшеницы по гороху равнялась 2,88, озимой ржи - 3,06, а по ячменю соответственно-2,13 и 2,49 т/га. Общий урожай звена «горох-озимая пшеница» составил 4,45 т/га зерна и 0,73 т/га протеина, а в звене «ячмень-озимая пшеница» соответственно - 4,83 и 0,55 т/га. В опытах с озимой рожью преимущество звена уступало сочетанию «горох-озимая рожь» по выходу протеина на 0,23 т/га (В. В. Ивенин, 1995).

Многолетние стационарные исследования ВНИИЗБК показывают, что в условиях интенсивных севооборотов урожайность озимой пшеницы Мироновская 808 по черному пару в среднем за 6 лет (1970-1975 гг.) составила 3,51, а по гороху на зерно - 3,43 т/га. Озимая рожь после гороха дала 3,4, вико-овса на сено - 3,17 и кукурузы на силос - 3,15 т зерна на с 1 га (В. П. Орлов, А. П. Исаев, С. И. Лосев и др#?1986).

С. А. Воробьев (1982) отмечает, что различия в продуктивности озимых, высеянных по разным занятым и чистым парам, при внесении удобрений под планируемый урожай несущественны, тогда как без применения удобрений проявляется преимущество предшественников из семейства бобовых.

На Рязанской областной сельскохозяйственной опытной станции озимая пшеница после гороха дала 3,6 т/га. Суммарная урожайность за 2 года составила 5,82, сбор белка - 0,76 т/га. В этих же условиях урожайность озимой пшеницы по ячменю была 2,48, а за два года сбор зерна составил 5,54, или на 0,27 т/га меньше, сбор белка уменьшился на 0,35 т/га по сравнению со звеном горох-озимая пшеница (В. П. Орлов, А. П. Исаев, С. И. Лосев и др., 1986).

В опытах А. А. Зиганшина (1974) участие гороха в севообороте на темно-серой лесной почве повысило среднегодовые сборы зерна на 0,26-0,27 т/га.

В. Г. Федоров (1976) в своих исследованиях показал, что в звене черный пар-озимая рожь-яровая пшеница-горох суммарный урожай за 4 года в кормовых единицах составил 8,39, в звене горох-озимая рожь-яровая пшеница-горох - 9,09 т.

На Чувашской сельскохозяйственной опытной станции в среднем за семь лет урожай озимой ржи по вико-овсу (сено) составил 2,37 т/га. Суммарный выход кормовых единиц по вико-овсу (сено) - 3840, гороху - 4060, черному пару - 2930 (А. Г. Быковец, Г. А. Дебелый, 1962).

Об увеличении выхода кормовых единиц и протеина в звене горох-озимая рожь по сравнению со звеном черный пар-озимая рожь в условиях Татарской АССР сообщает В. П. Краюшкин (1964).

Также известны работы, в которых отмечается неоспоримая роль зернобобовых культур в повышении урожайности и качества зерна озимых в севооборотах Нечерноземной зоны (Е. Н. Осипова, В. Д. Якимов, 1960; В. П. Козловский, Б. П. Куделин, 1960; М. Ф. Стихии, А. В. Филиппов, 1960; А. Н. Мо-рыганов, 1960; И. Н. Пантелеев, 1960; А. П. Сорокин, А. В. Осанов, 1963; П. Е. Прокопов, 1973; А. И. Кузнецов, Ю. К. Казанков, 1977 и др.).

Зернобобовые культуры являются также хорошими предшественниками яровых культур. Включение гороха в пятипольный севооборот (1 - чистый пар, 2-5 - яровая пшеница) вместо яровой пшеницы в 3-м поле повысило урожайность зерновых с 1,85 до 2,14, выход бежа с 0,22 до 0,28 т/га (В. П. Орлов, А. П. Исаев, С. И. Лосев и др, 1986).

В колхозе им. В. И. Чапаева Алакаевского района Свердловской области горох на зерно используют в качестве предшественника овса (В. Ф. Дорофеев и др., 1983).

Г. В. Боднар, Г. Т. Лавриненко (1977) отмечают, что в опытах А. В. Столярова в звене пар-озимая рожь-ячмень, урожайность ячменя в последействии составила по гороху - 3,17, по вико-овсу (сено) - 3,10, по черному пару - 2,67 т/га.

Зернобобовые культуры и в первую очередь горох положительно влияют не только на урожайность, но и на качество продукции. В подтверждение этому можно сослаться на данные, полученные в условиях юга Нечерноземной зоны, где зерно озимой пшеницы содержало белка по чистому пару 13,9, кукурузе на силос -12,5 и по гороху -14,2% (В. П. Орлов, А. П. Исаев, С. И. Лосев и др., 1986).

П. П. Вавилов, Г.С. Посыпанов (1983) отмечают, что включение в севооборот зернобобовых культур позволяет решить проблему белка - одну из важнейших проблем мирового земледелия. Поскольку белок - это азот, включенный в биологический синтез, то общий объем производства белка растительного ограничивается уровнем обеспеченности растений азотными удобрениями и содержанием азота в почве. Бобовые же дают сверхлимитированный дополнительный белок, включая в биологический круговорот азот воздуха.

По данным М. И. Смирновой-Иконниковой (1962) среднее содержание белка в семенах гороха коллекции ВИР равно 26-27% от сухого вещества.

Г. А. Дебелый и др., (1985) отмечают, что белок гороха ценен тем, что он хорошо растворим (до 85% )в воде и солевых растворах.

Ю. А. Чухнин (1983) указывает, что горох содержит на одну кормовую единицу 175-185 г переваримого протеина, а белки гороха содержат все незаменимые аминокислоты.

В литературе очень мало данных, показывающих место сои в севооборотах Нечерноземной зоны. О значении этой культуры можно судить по данным научно-исследовательских институтов, расположенных в основных районах возделывания сои.

В производственных условиях северных районов Амурской области соя занимает до 40% посевных площадей. В. В. Бурлака и др., (1971) считают, что такой высокий удельный вес посевов сои в хозяйствах ничем не обоснован. Они полагают, что в структуре посевных площадей целесообразно иметь сои не более 20% и рекомендуют севообороты с участием сои �