Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Сравнительная продуктивность озимых культур по черному пару на черноземах южных Оренбургского Предуралья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Сравнительная продуктивность озимых культур по черному пару на черноземах южных Оренбургского Предуралья"

На правах рукописи

Шустер Дмитрий Витальевич

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ОЗИМЫХ КУЛЬТУР ПО ЧЕРНОМУ ПАРУ НА ЧЕРНОЗЕМАХ ЮЖНЫХ ОРЕНБУРГСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

5 т.

Оренбург-2014

005549830

005549830

Работа выполнена на кафедре земледелия и технологии производства продукции растениеводства федерального государственного бюджетного образовательного учреждения «Оренбургский государственный аграрный университет»

Научный руководитель —

Официальные оппоненты".

Ведущая организация:

заслуженный работник сельского хозяйства РФ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Каракулев Владимир Васильевич

Максютов Николай Алексеевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий отделом земледелия ГНУ Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства РАСХН; Марковский Александр Анатольевич, кандидат биологических наук, профессор кафедры земледелия, почвоведения, агрохимии и земельного кадастра ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА

Самарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства имени Н.М Тулайкова

Защита состоится » ¿¿ /¿У/^7 2014 г. в «^¿£>Гчасов на заседании диссертационного совета ДМ 220.058.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 446442, Самарская область, г.о. Кинель, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2, ауд. 1204

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА и на сайте академии www.ssaa.ru

Автореферат разослан «•/?» 2014 г.

Л

Ученый секретарь профессор

Марковская Галина Кусаиновна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Озимые культуры в Оренбургской области являются наиболее урожайными из зерновых. Наличие в структуре посевных площадей оптимальной их площади обеспечивает в значительной степени повышение урожайности зерновых культур и устойчивость валового сбора зерна (Кислов A.B., 2005; Гулянов Ю.А., 2006; Каракулев В.В. и соавт., 2012).

Паровое поле в севооборотах является главным местом размещения озимых культур. Чистые пары выполняют важные агротехнические функции накопления почвенной влаги, мобилизации питательных веществ в почве, улучшают фитосанитарное состояние посевов.

Площади чистых паров в Оренбургской области составляют 870967 тыс. га, а уборочная площадь озимых культур за последние годы (20082012 гг.) не превысила половины площади паров (47,5%). В среднем за эти пять лет площадь посева озимой ржи составила 172,6 тыс. га, озимой пшеницы - 247,0 тыс. га, озимой тритикале - 2,0 тыс. га.

О целесообразности расширения площади озимых свидетельствуют климатические условия области: недостаток осадков, часто повторяющиеся засухи, температурные перепады. В связи с этим возникает проблема изучения более зимостойких культур, которые выдерживали бы суровые условия зимнего и ранневесеннего периодов.

Из озимых наиболее выгодной культурой является озимая пшеница, которая имеет постоянный спрос и твердую цену на рынке. Озимая рожь более урожайна, превосходит по зимостойкости, но имеет низкую цену и поэтому не может конкурировать с озимой пшеницей, хотя последняя часто вымерзает при отсутствии снега и низких температурах в поздний осенний период.

В последние годы появились новые озимые культуры: тритикале, житница, ячмень, которые не изучены в местных условиях ни по зимостойкости, ни по продуктивности и качеству, а также конкурентной способности с традиционными культурами.

Поэтому поставленная в диссертации цель изучить широкий набор озимых культур в паровых звеньях севооборота является актуальной.

Цель исследований - изучить особенности формирования урожайности озимых зерновых культур, выявить лучшие сорта озимой

пшеницы и тритикале, провести сравнительную оценку озимых культур по продуктивности и качеству зерна.

Задачи исследований:

- изучить агрофизические свойства почвы и водный режим в различных паровых звеньях;

- дать оценку эффективности паровых звеньев в борьбе с сорняками;

- рассчитать баланс гумуса в паровых звеньях;

-дать оценку урожайности озимых культур (рожь, пшеница, тритикале, житница, ячмень) по чистому пару;

- провести оценку качества зерна озимой пшеницы, тритикале, житницы и их сортов;

-рассчитать экономическую и энергетическую эффективность возделывания озимых культур по чистому пару.

Научная новизна. Впервые на черноземах южных Оренбургского Предуралья проведено сравнительное изучение паровых звеньев с озимой рожью, озимой пшеницей, тритикале, житницей и озимым ячменем по продуктивности и качеству зерна.

Основные положения, выносимые на защиту:

-наиболее эффективно влага расходуется на формирование урожая в звене черный пар - озимая рожь: коэффициент водопотребления за период от основной обработки пара до уборки озимых у ржи в 1,5-2,0 раза ниже, чем у пшеницы, и в 1,3 ниже, чем у житницы и тритикале;

- возделывание озимых культур приводит к накоплению 4,79-5,09 т/га пожнивно-корневых остатков. В паровом звене баланс гумуса отрицателен, дополнительная заделка соломы озимых культур компенсирует минерализацию гумуса на 43-60%. Наибольшее поступление органики обеспечивает озимая рожь;

-в условиях степи Оренбургского Предуралья более зимостойкими озимыми культурами являются рожь Саратовская 6, житница Розовская 7 и тритикале Корнет, обеспечивающие хорошую сохранность растений, высокую урожайность и эффективные экономико-энергетические показатели.

Практическая значимость и реализация исследований. Получены научно обоснованные данные о возможности и целесообразности возделывания наряду с традиционными озимыми культурами (рожь,

пшеница) тритикале и житницы, не уступающие по зимостойкости озимой ржи и превосходящие ее по хлебопекарным качествам.

Результаты исследований внедрены в ПСК «Приуральский» Оренбургского района на площади 200 га с годовым экономическим эффектом 191,2 тыс. рублей, что подтверждается актами внедрения, а также используются в учебном процессе на кафедре земледелия, почвоведения и агрохимии Оренбургского ГАУ.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на международной научно-практической конференции (Оренбург, 2012 г.), на расширенных заседаниях кафедры земледелия и технологии производства продукции растениеводства (2010-2013 гг.), опубликованы в пяти статьях, в том числе в четырех рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 119 страницах компьютерного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций производству, содержит 29 таблиц, 10 рисунков и 30 приложений. Список использованной литературы включает 222 источника, в том числе 12 иностранных авторов.

ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые опыты проводились в 2009-2012 гг. на полях учебно-опытного хозяйства Оренбургского государственного аграрного университета.

Почва - чернозем южный среднемощный средне- и тяжелосуглинистый. Технологические свойства пахотного горизонта (0-27 см) черноземов южных имеют следующие характеристики: прочность на сжатие- 75 кг/см2, набухаемость - 40%, число пластичности - 7,7, содержание физической глины - 65%, ила - 7%.

Агрохимическое обследование почвы в слое 0-30 см показало: содержание гумуса - 4,1%, подвижного азота (N03) - 1,35 мг на 100 г почвы, легкогидролизуемого азота (N) - 8,4 мг, подвижного фосфора (Р2О5) -3,25 мг, обменного калия (К20) - 27 мг, обменного кальция (СаО) - 39,0 мг на 100 г почвы. Обеспеченность почвы легкогидролизуемым азотом низкая, азотом нитратов и подвижным фосфором - средняя, калия в пахотном слое

достаточно. Высокая карбонатность почв (15,3-23,2%) обусловливает щелочную реакцию почвы - pH 7,6-8,0.

Водно-физические свойства пахотного и метрового горизонтов почвы соответствуют значениям: удельная масса - 2,61 и 2,66 г/см3, плотность сложения почвы - 1,22 и 1,30 г/см3, максимальная гигроскопичность - 8,76 и 8,71%, влажность устойчивого завядания растений - 11,74 и 11,67%, или 43,0 и 151,7 мм, наименьшая влагоемкость почвы - 30,50 и 25,28%, или соответственно 111,3 и 356,3 мм.

Из приведенных данных видно, что физические свойства черноземов южных часто неблагоприятны, связано это с характером почвообразующих пород (карбонатностью, минералогическим составом и др.). Это оказывает отрицательное действие на водный режим почвы, не обеспечивая больших и устойчивых запасов почвенной влаги.

Климат степной зоны Оренбургского Предуралья отличается засушливостью. Коэффициент использования осадков не превышает 0,38-0,56.

Накопленная к весне в почвенном профиле влага является источником снабжения ею как озимых, так и яровых культур в течение всего вегетационного периода. К моменту сева яровых ранних культур запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы по среднемноголетним данным составляют 140-150 мм, к концу вегетационного периода они часто снижаются до уровня недоступного запаса.

В зимний период наиболее опасной является температура ниже критической (-22...-25 °С), что вызывает повреждение и гибель узла кущения озимых культур. Наибольшая вероятность этого (10-28%) отмечается в декабре, когда снежный покров не всегда бывает достаточным.

Максимальная высота снежного покрова наблюдается в середине марта (30-60 см). Средняя глубина промерзания почвы составляет 65-88 см.

Годы исследований характеризовались сложными погодными условиями для озимых культур.

2010 г. был резко засушливым, годовая сумма осадков составила 286 мм (77,9% от нормы), ГТК равнялся 0,16, условия перезимовки и вегетации озимых были крайне неблагоприятными.

2011 г. характеризовался как засушливый, за год выпало 348 мм осадков (94,8%). Особенностью этого года, как и предыдущего, явились неблагоприятные условия перезимовки озимых: высота снежного покрова не

превышала 27 см, промерзание почвы достигало 150 см. Это способствовало полному вымерзанию посевов ячменя, изреживанию посевов озимой пшеницы.

2012 г. по общему количеству осадков был близок к 2010 году - сумма их составила 297 мм. Зимний период (декабрь - февраль) характеризовался дефицитом осадков - 25 мм при норме 63 мм. Отсутствие значимых осадков при минимальной температуре воздуха в январе -25 °С и в феврале -23 °С способствовало глубокому промерзанию почвы и гибели посевов озимого ячменя. Лето было засушливым и жарким, число дней с относительной влажностью воздуха 30% и ниже за период апрель - июнь составило 65, ГТК равнялся 0,33.

Исследования велись на стационарном опытном участке кафедры земледелия и ТППР в 4-кратной повторности в пространстве и в 3-кратной -во времени, расположение повторностей в 2 яруса, вариантов -систематическое. Площадь делянок составляла 337,5 м2 (7,5 х 45), учетная -81 м2 (1,8 х 45). Схема опыта включала изучение восьми вариантов, таблица 1.

Таблица 1 - Схема опыта

№ варианта Звено севооборота

1 Пар черный - озимая рожь Саратовская 6

2 Пар черный — озимая пшеница Оренбургская 105

3 Пар черный - озимая пшеница Пионерская 32

4 Пар черный - озимая тритикале Зимогор

5 Пар черный - озимая тритикале Корнет

6 Пар черный - озимая житница Розовская 7

7 Пар черный - озимый ячмень Жигули

8 Пар черный - яровой ячмень Анна*

* Вариант добавлен в схему опыта в 2011 году

Основную обработку проводили плугом с предплужниками на глубину 25-27 см, весной влага закрывалась зубовыми боронами. При уходе за паром применялась влаго- и ресурсосберегающая обработка почвы: глубина паровых культиваций была неизменной до посева озимых культур и составляла 6-8 см. Озимые культуры высевались в третьей декаде августа. Для посева зерновых культур использовали сеялку С3-3,6. После посева поле

прикатывали кольчато-шпоровыми катками для создания более плотного контакта семян с почвой. Уборку зерновых культур осуществляли в фазу полной спелости зерна.

Агротехника в опыте соответствовала рекомендуемой в зоне (Кислов A.B. и соавт., 1999; Гулянов Ю.А., 2006).

В ходе проведения опытов осуществлялись следующие учеты и наблюдения.

1. Перед началом исследований с целью характеристики технологических, водно-физических свойств почвы и агрохимического анализа на опытном участке по двум почвенным разрезам на глубину 1 м отбирались образцы почвы для определения плотности сложения, удельной массы, максимальной гигроскопической влажности, гранулометрического состава почвы, содержания гумуса, подвижных форм питательных веществ по общепринятым методикам (Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов A.M., 1987; Ряховский A.B., Батурин И.А., Березнев А.П., 2004; Васильев И.П. и соавт., 2005).

- плотность сложения почвы по методу С.И. Долгова;

- плотность твердой фазы пикнометрическим методом;

- гранулометрический состав по H.A. Качинскому;

- максимальная гигроскопичность почвы по A.B. Николаеву;

- химический анализ почвенных и растительных проб проводился в агрохимцентре «Оренбургский».

2. Влажность почвы определялась термостатно-весовым методом. Пробы почвы отбирались послойно через каждые 10 см на глубину до 1 м в трехкратном повторен™ в начале и в конце парования, а также в начале и в конце вегетации сельскохозяйственных культур, запасы продуктивной влаги - расчетным методом.

3. Густоту стояния растений определяли в фазу полных всходов и перед уборкой на закрепленных 8 площадках каждого варианта: 2 рядка по 83,3 см.

4. Определение засоренности проводили количественно-весовым методом. Численность сорняков определяли в фазу кущения и перед уборкой на тех же площадках, где проводился учет густоты стояния растений. Масса сорняков учитывалась в сыром виде, затем после высушивания измельченных выделенных образцов проводился пересчет на воздушно-сухую массу (Захаренко A.B., 2000).

5. Предуборочный анализ растений и структуру урожая определяли по Рекомендации НИИСХ Юго-Востока, 1973.

6. Количество корневых и пожнивных остатков рассчитывали по уравнениям регрессии, выведенным на кафедре земледелия и ТППР ОГАУ.

7. Учет урожая зерновых культур осуществляли комбайном «Сампо-500».

8. Математическая обработка результатов проведена методами дисперсионного и корреляционного анализа по Б.А. Доспехову (1985).

9. Качество зерна определяли на основании ГОСТа: чистота зерна -12037-81, масса 1000 зерен - 10842-97, натура зерна - 10840-97, стекловидность - 10987-97, выход и качество сырой клейковины -13586.1-97, содержание сырой клетчатки - 13496.2-91, сырого жира -13496.4-93, фосфора - 26657-97 «КФК ЗМП», калия - 30504-97.

10. Определение физических свойств теста проводили на альвеографе Chopin и фаринографе Brabender.

11. Энергетическая оценка технологий возделывания зерновых и кормовых культур проведена по методическим рекомендациям РАСХН и ОГАУ (Коринец В.В. и соавт., 1985; Петухова Е.А. и соавт., 1989; Захарен-ко A.B., 1994; Алабушев A.B. и соавт., 1997; Лухменев В.П. и соавт., 1998).

12. Расчет экономической эффективности результатов исследований выполнен на ПЭВМ на основе технологических карт по нормативам и расценкам в сопоставимых ценах.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влажность почвы и водопотребление озимых культур в паровых звеньях. За период проведения опытов количество поступивших в почву осенне-зимних осадков существенно различалось: с сентября 2009 г. по апрель 2010 г. сумма выпавших осадков составила 164 мм, в последующие два года исследований — соответственно 239 и 210 мм при среднемноголетней норме за этот период 234 мм. За это же время почти 2/3 от выпавшего количества осадков было потеряно на сток и испарение, отсюда процент использования осенне-зимних осадков составил в среднем 36,4% с небольшими колебаниями по годам от 33,9 до 38,6%.

В период парования количество атмосферных осадков во все годы исследований было меньше среднемноголетней нормы: в 2009 и 2011 гг.

сумма их составила 85-89%, а в 2010 году-лишь 31% от нормы.

С начала парования и до посева озимых шло снижение запасов почвенной влаги. За время парования испарились не только атмосферные осадки (106 мм в среднем за 3 года), но и 9,3 мм продуктивного запаса почвенной влаги. По годам потери почвенной влаги колебались от 1,6 (2010 г.) до 20,4 (2011 г.) мм. Повышенное испарение связано с незащищенностью почвы вегетирующими растениями, а отсюда лучшим прогреванием верхнего слоя почвы и большим обменом с атмосферой.

Во все годы исследований к сроку посева озимых продуктивная влага на глубине заделки семян имелась, что обеспечило характерную для условий засушливого Оренбуржья полноту всходов в пределах 70-80%. Запасы продуктивной влаги метрового слоя по годам не имели заметных различий и оценивались как удовлетворительные.

К началу отрастания озимых культур запасы продуктивной влаги согласно шкале оценки в 2010 г. были удовлетворительными, в 2011 г. -хорошими, в 2012 г. - плохими. Величина запаса влаги весной по годам исследований коррелирует с суммой осенне-зимних атмосферных осадков (г = 0,45).

В 2010 и 2011 гт. озимые культуры практически полностью израсходовали продуктивную влагу, в 2012 г. остаточные запасы ее сохранились во всех горизонтах метрового слоя почвы.

Расход влаги на формирование урожая озимых культур от посева до уборки в среднем по опыту в 2010, 2011 и 2012 гг. составил соответственно 432,1; 419,8 и 390,8 мм, от основной обработки в пару до уборки урожая -585,6; 629,5 и 678,9 мм

В нашем опыте все культуры были одной биологической группы, поэтому различия в эффективности водопотребления в первую очередь были связаны с величиной урожая.

По средней за три года урожайности зерна культуры можно расположить в следующий ряд: озимая рожь - озимая тритикале - озимая житница - озимая пшеница, а по величине коэффициента водопотребления -в обратном порядке: озимая пшеница - озимая житница - озимая тритикале -озимая рожь, им соответствуют значения 25,7 и 20,2 мм/ц (Оренбургская 105 и Пионерская 32), 17,6 (Розовская 7), 17,4 и 15,6 (Зимогор и Корнет), 13,5 мм/ц (Саратовская 6). Из семи изучавшихся звеньев севооборота

выпадает звено пар черный - озимый ячмень. Как отмечалось ранее, озимый ячмень в два года из трех лет исследований вымерз полностью, а оставшиеся после перезимовки растения дали лишь 2,1 ц зерна с 1 га.

Коэффициент водопотребления на 1 ц сухой биомассы (зерно + солома) имел наименьшее значение в паровом звене с озимой рожью - 3,94 мм/ц, у озимой пшеницы, тритикале и житницы он находился в пределах 4,837,24 мм/ц.

Агрофизические свойства почвы. Уход за паровым полем и агротехника возделывания озимых были одинаковыми во всех звеньях севооборота, поэтому показатели плотности и сложения почвы по вариантам опыта не имели заметных различий.

В пару проведено 4-5 культиваций, поэтому перед посевом озимых почва была рыхлой, объемная масса на глубине заделки семян составляла 1,07-1,14 г/см3, скважность пахотного слоя почвы - 55%.

Весной в начале отрастания показатели плотности почвы не претерпели заметных изменений. К уборке происходило постепенное уплотнение почвы: в слое 0-10 см плотность почвы составляла 1,10-1,15 г/см3, в слоях 10-20 и 2030 см - 1,17-1,25 и 1,26-1,29 г/см3 соответственно.

Во все годы наблюдений динамика сложения почвы была благоприятной для вегетации озимых культур.

Динамика засоренности в звене чистый пар - озимые. Благодаря глубокой вспашке после уборки предшественника и многократным культивациям в период парования, ко времени посева озимых поле было свободным от сорняков.

Весной в начале отрастания в посевах озимых культур наблюдались малолетние и многолетние сорняки, но количество их было незначительным (по шкале ТСХА засоренность ими не превышала 1-2 балла). К уборке возросла численность многолетних сорняков. В среднем за три года в посевах озимой ржи насчитывалось 7,4 шт./м2 многолетников, в посевах озимой пшеницы немногим больше - 8,1-8,4 шт./м2, в посевах озимой тритикале - 9,1 шт./м2, самой низкой была засоренность озимой житницы -6,7 шт./м2. Вместо выпавшего в период перезимовки озимого ячменя весной поле засевалось яровым ячменем. На этом поле в сравнении с посевами озимой ржи как общая численность сорняков, так и многолетников была выше в 2,2 раза.

К уборке воздушно-сухая масса сорных растений находилась в пределах 14,6-38,2 г/см2, наименьшей она была в посевах озимой житницы и ржи, наибольшей - в посевах озимого ячменя. Аналогичная картина прослеживается по воздушно-сухой массе многолетних сорняков.

Самой низкой засоренность в посевах озимых культур была в 2010 году, когда в мае и июне осадков практически не было (2 мм за 2 месяца), а в июле сумма их составила лишь 26,8% от среднемноголетней нормы, и использовались они непроизводительно, так как температура на поверхности почвы доходила до 61 °С. Но даже в этих условиях количество многолетников к уборке озимых возросло вдвое. В среднем за три года степень засоренности многолетними сорняками составила 4 балла.

Малолетняя сорная растительность была представлена в основном щирицей запрокинутой и яруткой полевой, многолетняя — вьюнком полевым и осотом желтым.

Оценка звеньев севооборота по воспроизводству органического вещества в почве. Во всех паровых звеньях органика пополнялась за счет оставления соломы озимых культур. Наибольшее количество соломы поступило в звеньях пар черный - озимая рожь и пар черный - озимая житница, наименьшее - в звеньях с озимой пшеницей и тритикале сорта Зимогор (табл. 2).

Таблица 2 - Поступление органического вещества в почву в различных паровых звеньях севооборота (среднее за 2010-2012 гг.)

Звенья севооборота Поступление органики в почву, ц/га

всего в том числе

солома пожнивные остатки корневые остатки

Пар черный - озимая рожь Саратовская 6 90,7 39,8 13,4 37,5

Пар черный - озимая пшеница Оренбургская 105 76,4 27,8 7,6 41,0

Пар черный - озимая пшеница Пионерская 32 76,9 27,5 9,4 40,0

Пар черный - озимая тритикале Зимогор 78,4 28,5 10,8 39,1

Пар черный - озимая тритикале Корнет 81,3 33,4 11,5 36,4

Пар черный - озимая житница Розовская 7 88,6 38,2 11,2 39,2

Величина побочной продукции озимой житницы и озимой тритикале сорта Корнет заняла среднее положение. Общее поступление органического вещества в пахотный слой в среднем по опыту составило 82 ц/га с колебаниями по звеньям севооборота от 76,4 (пар черный - озимая пшеница Оренбургская 105) до 90,7 ц/га (пар черный - озимая рожь Саратовская 6). Основная доля (около 85%) органических остатков - это побочная продукция и корни.

Наряду с количеством растительных остатков важную роль играет их химический состав.

Наибольшее количество азота поступило в почву с соломой озимой ржи - 25,1 кг/га, практически равное количество азота поступило с соломой озимой пшеницы Оренбургская 105, житницы и тритикале - соответственно 15,6; 16,0 и 16,4 кг/га, биомасса соломы озимой пшеницы Пионерская 32 обеспечила поступление 19,2 кг азота на 1 га.

Наибольшее количество фосфора возвращается в почву с побочной продукцией и органическими остатками озимой ржи и озимой пшеницы.

Максимальное количество калия обеспечила биомасса соломы и пожнивно-корневых остатков озимой тритикале: у сорта Зимогор - 143,9, у сорта Корнет - 152,1 кг/га.

Большой интерес представляют не только хозяйственно используемая часть урожая и поступления в почву макроэлементов с соломой и растительными остатками озимых культур, но и возможность компенсации потерь гумуса в период парования за счет оставления соломы озимых в качестве органического удобрения.

Компенсация потерь гумуса непропорциональна количеству внесенной соломы. Самый низкий урожай соломы был в 2010 году: 14,4-29,6 ц/га, средний по опыту процент компенсации потерь гумуса составил 56,6%. В 2011 году поступление соломы было больше - 29,2-40,2 ц/га, а потери гумуса восполнились лишь на 48,9%, в 2012 году эти показатели составили соответственно 35,4—51,6 ц/га и 62,2%.

Максимальным количеством органики (соломы и пожнивных остатков) обогатился пахотный слой почвы после озимой ржи, а компенсация потерь гумуса по годам исследования колебалась от 60,4 до 68,6%. Восполнение потерь гумуса после озимой житницы оказалось значительно ниже и по годам находилось в интервале 41,4-72,9%. Во всех звеньях севооборота расход гумуса превышал новообразование. Этот результат вновь подтвердил

важность и необходимость внесения в паровое поле под вспашку органических удобрений (навоза) для ликвидации потерь гумуса и достижения его бездефицитного баланса.

Формирование урожая озимых культур, особенности роста и развития. Полнота всходов, густота стояния растений и структура урожая. В среднем за три года (табл. 3) более высокая продуктивная кустистость отмечена у озимой ржи и озимой житницы - 1,72 и 1,60, у обоих сортов озимой пшеницы и озимой тритикале сорта Корнет различия в этом показателе были несущественными - 1,42; 1,47 и 1,49, продуктивная кустистость озимой тритикале сорта Зимогор составила лишь 1,39.

Таблица 3 - Структура урожая озимых культур (средняя за 2010-2012 гг.)

Культура (гибрид), сорт Количество растений, шт./м2 Продуктивная кустистость Количество зерен в колосе, шт. Масса зерна с одного колоса, г Биологическая урожайность, ц/га

Озимая рожь Саратовская 6 194 1,72 29 0,95 30,6

Озимая пшеница Оренбургская 105 192 1,42 21 0,60 17,4

Озимая пшеница Пионерская 32 218 1,47 23 0,78 27,1

Озимая тритикале Зимогор 207 1,39 32 1,14 32,4

Озимая тритикале Корнет 209 1,49 30 1,14 33,5

Озимая житница Розовская 7 185 1,60 29 1,14 34,0

Одинаковая масса зерна с одного колоса отмечена у обоих сортов тритикале и озимой житницы - 1,14 г, у озимой ржи этот показатель был ниже - 0,95 г, у озимой пшеницы Пионерская 32 - 0,78 г, наименьшей оказалась масса зерна у сорта Оренбургская 105 - 0,59 г. По количеству зерен в колосе изучаемые варианты распределились в том же порядке.

Наибольшую продуктивность обеспечили растения озимой житницы, озимой тритикале и ржи, затем идет озимая пшеница Пионерская 32, на последнем месте озимая пшеница Оренбургская 105 - соответственно 34,0; 33,5-32,4; 30,6; 27,1 и 17,4 ц/га.

Влага, накопленная в поле чистого пара, позволила получить хорошие всходы всех изучавшихся в опыте озимых культур. Полнота всходов в 2009

году колебалась от 65 до 88%, в 2010 году - от 71 до 89%, в 2011 года она оказалась ниже, чем в предыдущие годы - 42-69%. Эти показатели соответствуют многолетним данным по Оренбургской области для озимых культур.

Основной фактор гибели и повреждения посевов - действие низких температур. В нашем опыте более высокую зимостойкость показали озимая рожь, тритикале и житница по сравнению с озимой пшеницей. Процент сохранившихся к уборке растений этих культур находился в интервале 6367. Сохранность озимой пшеницы сорта Пионерская 32 была выше, чем у сорта Оренбургская 105 на 4 процентных пункта (61% против 57%). Не выдержал осенне-зимних морозов озимый ячмень.

Сравнительная урожайность озимых культур. Различия в водопотреб-лении, засоренности посевов, сохранности растений к уборке, продуктивной кустистости оказали заметное влияние на формирование урожая озимых культур. Существенное варьирование урожайности по годам было связано также с изменчивостью погодных условий. В таблице 4 представлена урожайность зерна озимых культур с результатами статистического анализа.

Таблица 4 - Урожайность озимых культур (2010-2012 гг.)

№ варианта Культура (гибрид), сорт Урожайность зерна при стандартной влажности, ц/га

годы средняя за 3 года

2010 2011 2012

1 Озимая рожь Саратовская 6 13,9 20,1 25,8 19,9

2 Озимая пшеница Оренбургская 105 4,8 14,6 13,3 10,9

3 Озимая пшеница Пионерская 32 7,5 16,0 17,7 13,7

4 Озимая тритикале Зимогор 7,8 19,8 20,1 15,9

5 Озимая тритикале Корнет 8,8 21,7 20,6 17,0

6 Озимая житница Розовская 7 7,4 23,7 15,7 15,6

7 Озимый ячмень Жигули 2,1 0 0 0,7

8 Яровой ячмень Анна - 25,9 3,4 14,6*

НСР05 0,641 0,796 0,780

Точность опыта, % 2,89 1,32 1,58

* Средняя урожайность за два года

Дисперсионный анализ данных по урожайности показал, что во все годы исследований между изучаемыми культурами имелись существенные различия акт.-^* Ртеор.)» а точность опыта была достаточной для полевых опытов.

Благодаря высокой морозостойкости озимой ржи средняя за три года урожайность ее превысила урожайность озимой пшеницы сортов Пионерская 32 и Оренбургская 105 на 6,2 и 9,0 ц с 1 га, озимой тритикале сортов Корнет и Зимогор на 2,9 и 4,0 ц/га, озимой житницы Розовская 7 на 4,3 ц/га.

Озимый ячмень не выдержал осенне-зимних морозов: в 2010 году урожайность его составила 2,1 ц/га, в последующие два года всходы погибли полностью. Урожайность ярового ячменя, посеянного вместо погибшего озимого, в среднем за 2011-2012 гг. составила 14,6 ц/га, уступив урожайности озимых культур за те же годы на 4,5 ц/га.

Во все годы проведения опытов урожайность озимой пшеницы Пионерская 32 превосходила урожайность сорта Оренбургская 105 и в среднем за три года это преимущество составило 2,8 ц/га (25,7%).

Закономерность распределения урожайности сухой биомассы по вариантам опыта аналогична урожайности зерна озимых культур за эти годы.

Качество зерна различных озимых культур. Проведенные нами исследования по качеству зерна показали, что натурная масса всех озимых культур была высокой и изменялась в пределах от 702,0 г/л у ржи до 811 г/л у озимой пшеницы Оренбургская 105, озимая тритикале и житница занимали промежуточное положение.

Стекловидность исследуемых образцов озимых культур изменялась значительно, наибольшая стекловидность была у зерна озимой пшеницы Оренбургская 105 - 85%. Озимая пшеница Пионерская 32 и озимая тритикале сорта Зимогор имели стекловидность на уровне 60-70%,что соответствует высокостекловидному зерну. Самые низкие значения по данному показателю имели озимая тритикале сорта Корнет и озимая житница сорта Розовская 7 - 50-60%, но несмотря на это, такая стекловидность является средней.

Наши исследования показали, что в условиях данной природно-климатической зоны ни один из исследуемых сортов тритикале не превзошел пшеницу по содержанию протеина.

Содержание сырой клейковины у озимой пшеницы и озимой житницы было практически на одном уровне - 35,2-34,7% и 32,3% соответственно. Значительно ниже оно у озимой тритикале - 24%, причем в разрезе сорта эти показатели не изменялись (табл. 5). Группа качества у всех исследуемых сортов вторая.

Таблица 5 - Содержание клейковины и показатель числа падения в исследуемых образцах

Культура (гибрид), сорт Клейковина пчп, сек.

кол-во, % качество, ед.пр. группа качества

Озимая пшеница Оренбургская 105 34,7 77 386

Озимая пшеница Пионерская 32 35,2 79 II 426

Озимая тритикале Зимогор 24,0 83 II 196

Озимая тритикале Корнет 24,0 86 II 194

Озимая житница Розовская 7 32,3 98 II 123

Число падения характеризует активность а-амилазы. Этот фермент обеспечивает более полный гидролиз крахмала и, следовательно, более высокую сахаробразующую способность, как следствие - более высокую газообразующую способность муки.

Самая высокая активность а-амилазы была у образца озимой житницы- 123 сек; озимая пшеница показала, наоборот, очень высокие результаты - 386—426 сек, что свидетельствует о низкой активности а-амилазы; сорта озимой тритикале показали результаты, соответствующие ГОСТу на муку пшеничную хлебопекарную.

При анализе физических свойств теста на альвеографе Chopin и фаринографе Brabender были получены следующие результаты. По растяжимости житница превосходит тритикале и очень близка к озимой пшенице сорта Пионерская 32. По упругости и озимая тритикале, и озимая житница значительно уступают озимой пшенице, таблица 6.

Водопоглотительная способность муки в зависимости от вариантов опыта изменялась незначительно, у сортов озимой пшеницы она составила в среднем 60,9%, а у озимой тритикале и озимой житницы - 59,4-59,9%.

Время образования теста, в зависимости от варианта опыта, изменялось значительно. Наибольшее время показали образцы озимой пшеницы - от 7,2

до 9,3 мин, наименьшее - озимая тритикале и озимая житница, время образования у этих образцов в 3-4 раза меньше, по сравнению с образцами пшеницы.

Таблица 6 - Результаты оценки физических свойств теста

Культура (гибрид), сорт Упругость Р, мм Растяжимость L, мм Отношение P/L Энергия деформации W, Дж впс, % Время образования теста, мин Устойчивость теста к замесу, мин

Озимая пшеница Оренбургская 105 7,4 10,6 0,7 290,3 60,3 9,3 14,4

Озимая пшеница Пионерская 32 9,2 5,6 0,6 203,2 61,4 7,2 8,2

Озимая тритикале Зимогор 4,6 1,8 2,6 47,2 59,9 2,3 2,2

Озимая тритикале Корнет 4,6 1,8 2,6 52,3 59,5 2,7 2,3

Озимая житница Розовская 7 2,7 5,0 1,9 54,1 59,4 1,9 3,2

Устойчивость теста к замесу, так же как и время образования, существенно отличались. Наибольшее время показала озимая пшеница Оренбургская 105 - 14,4 мин, для которой может быть применен интенсивный замес. Меньшее, но достаточно продолжительное время показал и образец озимой пшеницы Пионерская 32 - 8,2 мин. Все остальные изучаемые образцы показали время устойчивости теста к замесу незначительное, оно составило всего 2-3 мин, причем несмотря на то, что время образования теста у житницы меньше, чем у тритикале, устойчивость этого теста оказалась выше.

Пробная лабораторная выпечка показала, что объемный выход хлеба у озимой пшеницы - 315%, у тритикале и житницы - 211% и 200% соответственно. Пористость хлеба у образцов из муки озимой пшеницы была наибольшей и составила в среднем 79%, озимая тритикале показала результат 73,1%, а житница - 71,2% ,т.е. они имели незначительное отклонение в меньшую сторону. Кислотность хлеба наибольшей была у образцов озимой пшеницы - 2,8 град., наименьшей у образцов тритикале - 2,0 град.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЗИМЫХ КУЛЬТУР

Экономическая эффективность возделывания озимых культур.

Наибольшие производственные затраты приходятся на озимую пшеницу, практически равные общие производственные затраты - на озимую тритикале и озимую житницу, они уменьшаются при выращивании озимой ржи. По затратам труда на 1 га заметной разницы по культурам не наблюдалось, по яровому ячменю они увеличились на 8,3% за счет дополнительной весенней культивации.

Несмотря на три неблагоприятных для земледелия года с суровыми зимами и экстремально засушливыми условиями вегетации, а вследствие этих причин неполное, на наш взгляд, использование потенциальных возможностей озимых культур, возделывание их по чистому пару было рентабельным. Уровень рентабельности выращивания озимой ржи составил 83,0%, близкие значения этого показателя обеспечили озимая житница и озимая тритикале Зимогор - соответственно 75,0 и 78,2%. Высокая рентабельность получена при выращивании озимой тритикале Корнет -90,1%. Наименьшее значение уровня рентабельности получено в звене пар черный - яровой ячмень - 52,7%.

Энергетическая эффективность различных озимых культур. Количество энергии в урожае в зависимости от продуктивности культур изменялось от 14507,90 до 26646,10 МДж/га, а энергозатраты - от 11476,58 до 12019,06 МДж/га. Максимальный эффект достигнут в паровом звене с озимой рожью Саратовская 6.

Максимальное преимущество по трансформации энергии в урожае имели звенья с озимой рожью и озимой тритикале Корнет - соответственно 2,22 и 1,90 единиц. Близкие значения коэффициента энергетической эффективности в паровых звеньях с озимой житницей и озимой тритикале Зимогор - 1,74 и 1,78, самый низкий показатель - в звене с озимой пшеницей Оренбургская 105 (1,22).

ВЫВОДЫ

1. Агроэкологические условия Оренбургского Предуралья не всегда обеспечивают хорошую перезимовку озимых, поэтому необходим широкий

набор культур, наиболее полно использующих преимущества парового поля.

2. Запасы продуктивной влаги от основной обработки почвы до начала парования формировались на уровне 109,0-135,1 мм. Сохранность осенне-зимних осадков не превышает 33,9-38,6%. За летний период парования теряются все атмосферные осадки и до 20 мм почвенной влаги. Ко времени посева озимых культур в черном пару накапливается 110-130 мм продуктивной влаги.

Наиболее эффективно на формирование урожая влага расходуется в звене пар черный - озимая рожь: 13,5 мм на 1 ц зерна и 3,94 мм на 1 ц сухой биомассы; коэффициент водопотребления за период от основной обработки до уборки озимой ржи составляет 33,7 мм на 1 ц зерна. В 1,5-2,0 раза выше коэффициент водопотребления у озимой пшеницы; тритикале и житница по расходу влаги на единицу урожая занимают промежуточное положение между этими культурами.

3. Осенью перед посевом озимых культур объемная масса почвы на глубине заделки семян колеблется в пределах 1,07-1,14 г/см3, весной в начале отрастания показатели плотности почвы сохраняются на том же уровне. К уборке происходит постепенное уплотнение почвы: в слое 010 см - до 1,10-1, 15 г/см3, в слоях 10-20 и 20-30 см - соответственно до 1,17-1,25 и 1,26-1,29 г/см3. Величина общей пористости во все годы исследований не выходила за пределы оптимальных значений.

4. По всем озимым культурам (рожь, пшеница, тритикале, житница) прослеживается высокая конкурентная способность по отношению к сорнякам. Лучше подавляют сорняки растения озимой ржи и озимой житницы, что связано с их высокой устойчивостью к заморозкам, благодаря этому весной они быстро трогаются в рост, хорошо развиваются и подавляют сорняки.

5. С пожнивно-корневыми остатками и соломой озимых культур в почву поступает от 7,64 до 9,07 т/га органического вещества. Это позволяет компенсировать минерализацию гумуса в черном пару на 50-60%. Наибольшее поступление органики обеспечивает озимая рожь.

С органическими остатками озимых в почву возвращается 42,765,0 кг/га азота, 3,2-9,2 кг/га фосфора и 99,6-152,8 кг/га калия.

6. Более высокую зимостойкость показали озимая рожь, тритикале и житница по сравнению с озимой пшеницей. Процент сохранившихся к

уборке растений этих культур находился в интервале 63-67. Сохранность озимой пшеницы сорта Пионерская 32 выше, чем у сорта Оренбургская 105 (61% против 57%).

7. Высокая продуктивная кустистость отмечена у озимой ржи и озимой житницы - 1,72 и 1,60, у обоих сортов озимой пшеницы и озимой тритикале различия в этом показателе были несущественными - 1,42; 1,47; 1,49 и 1,39.

8. Несмотря на крайне неблагоприятные погодные условия всех лет исследований, средняя за три года урожайность озимой ржи составила 19,9 ц с 1 га, превысив урожайность озимой пшеницы сортов Пионерская 32 и Оренбургская 105 на 6,2 и 9,0 ц/га, озимой тритикале сортов Корнет и Зимогор - на 2,9 и 4,0 ц/га, озимой житницы Розовская 7 - на 4,3 ц/га.

Озимый ячмень не выдержал осенне-зимних морозов: в 2010 году урожайность его составила 2,1 ц/га, в последующие два года всходы погибли полностью. Урожайность ярового ячменя, посеянного вместо погибшего озимого, в среднем за 2011-2012 гг. составила 14,6 ц/га, уступив урожайности озимых культур за те же годы на 4,5 ц/га.

Во все годы проведения опытов урожайность озимой пшеницы Пионерская 32 превосходила урожайность сорта Оренбургская 105 и в среднем за три года это преимущество составило 2,8 ц/га (25,7%).

9. Содержание клейковины у озимой пшеницы и озимой житницы практически на одном уровне - 35,0 и 32,3%, значительно ниже оно у озимой тритикале - 24,0%. По качественной оценке клейковины зерно всех озимых культур относится ко II группе. Содержание протеина в зерне озимых культур находилось в интервале 14,4-16,6%: максимальный показатель у озимой пшеницы Оренбургская 105, минимальный - у озимой тритикале сорта Корнет.

В хлебопекарном производстве можно использовать житницу и тритикале, хотя хлебопекарные качества их ниже, чем у пшеницы.

10. Экономически более выгодными являются паровые звенья с озимой рожью, житницей и тритикале. Наибольший чистый доход (3625,17 руб./га) и рентабельность (90,1%) обеспечило паровое звено с озимой тритикале сорта Корнет.

Максимальное преимущество по трансформации энергии в урожае имели звенья с озимой рожью и озимой тритикале Корнет - соответственно 2,22 и 1,90 единиц. Близкие значения по коэффициенту энергетической

эффективности в паровых звеньях с озимой житницей и озимой тритикале Зимогор - 1,74 и 1,78, самый низкий показатель в звене с озимой пшеницей Оренбургская 105- 1,22.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Благодаря постоянному спросу и высокой цене на рынке наибольшие площади чистых паров следует выделять под озимую пшеницу сорта Пионерская 32, урожайность которой на 2,8 ц/га выше, чем у сорта Оренбургская 105.

Для повышения устойчивости производства зерна необходимо наряду с традиционными озимыми культурами рожью и пшеницей по чистому пару выращивать также житницу и тритикале, имеющих высокую зимостойкость, урожайность и хорошие экономические показатели.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАНЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Каракулев, В.В. Сравнительная продуктивность озимых культур по черному пару на черноземах южных Оренбургского Предуралья / В.В. Каракулев, Д.В. Шустер // Известия ОГАУ. - 2011. - № 2 (30). - С. 45-46.

2. Каракулев, В.В. Сравнительная оценка качества зерна озимых культур / В.В. Каракулев, Л.В. Иванова, Д.В. Шустер // Известия ОГАУ. - 2012. - № 3 (35).-С. 49-50.

3. Каракулев, В.В. Проблемы парового поля на Южном Урале / В.В. Каракулев, A.B. Кислов, Д.В. Шустер // Известия ОГАУ. - 2012. - № 2 (34). - С. 47-48.

4. Шустер, Д.В. Сравнительная продуктивность озимых культур в степной зоне Оренбуржья / Д.В. Шустер // Известия ОГАУ. - 2013. - № 1 (39).-С. 31-33.

Статьи, опубликованные в иных журналах и научных сборниках

5. Каракулев, В.В. Повышение эффективности парового поля за счет подбора наиболее урожайных озимых и яровых культур по пару в Оренбургском Предуралье / В.В. Каракулев, В.Н. Диденко, Д.В. Шустер / Аграрная наука и образование в условиях становления инновационной экономки // Материалы международ, науч.-практ. конф. Ч. I. - Оренбург: Издат. центр ОГАУ, 2012. - С. 255-259.

Шустер Дмитрий Витальевич

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ОЗИМЫХ КУЛЬТУР ПО ЧЕРНОМУ ПАРУ НА ЧЕРНОЗЕМАХ ЮЖНЫХ ОРЕНБУРГСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Подписано в печать 12.05.2014. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Печать оперативная. Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman. Заказ № 7111. Тираж 100 экз.

Издательский центр ОГАУ. Лицензия ЛР № 020429 460014, г. Оренбург, ул. Челюскинцев, 18 Тел.: (3532) 77-61-43

Отпечатано в Издательском центре ОГАУ

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Шустер, Дмитрий Витальевич, Оренбург

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный аграрный университет»

04201459809 Правах рукописи

Шустер Дмитрий Витальевич

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ОЗИМЫХ КУЛЬТУР ПО ЧЕРНОМУ ПАРУ НА ЧЕРНОЗЕМАХ ЮЖНЫХ ОРЕНБУРГСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель - заслуженный работник сельского хозяйства РФ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.В.КАРАКУЛЕВ

Оренбург- 2014

Содержание

стр.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ...................................................4

1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ РАЗЛИЧНЫМИ ОЗИМЫМИ КУЛЬТУРАМИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ.................................................7

1.1. Эффективность использования чистого пара под озимые культуры в степной зоне............................................................7

1.2. Биологические особенности озимых культур и их технологические возможности....................................................................................14

1.3. Требования к условиям выращивания, причины гибели озимых... 19

2. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ...................................................22

2.1. Почвенно-климатические условия Оренбургского

Предуралья..........................................................................22

2.2. Агрометеорологические условия в годы исследований...................26

2.3. Схема опыта и методика проведения исследований..................32

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.................................................40

3.1. Влажность почвы и водопотребление озимых культур в паровых звеньях................................................................................40

3.2. Агрофизические свойства почвы..........................................47

3.3. Динамика засоренности в звене: чистый пар-озимые.................51

3.4 Оценка звеньев севооборота по воспроизводству органического вещества в почве....................................................................54

3.5. Формирование урожая озимых культур, особенности роста и развития..............................................................................62

3.5.1. Полевая всхожесть, густота стояния растений и структура урожая............................................................................62

3.5.2. Сравнительная урожайность озимых культур....................67

3.6. Качество зерна различных озимых культур.............................71

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЗИМЫХ КУЛЬТУР.....................................................................87

4.1. Экономическая эффективность возделывания озимых культур.87

4.2. Энергетическая эффективность различных озимых культур.....91

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

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

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

ПРИЛОЖЕНИЯ........................................................................120

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Озимые культуры в Оренбургской области являются наиболее урожайными из зерновых. Наличие в структуре посевных площадей оптимальной их площади обеспечивает в значительной степени повышение урожайности зерновых культур и устойчивость валового сбора зерна [37, 63, 72].

Паровое поле в севооборотах является главным местом размещения озимых культур. Чистые пары выполняют важные агротехнические функции: накопление почвенной влаги, мобилизация питательных веществ в почве, улучшают фитосанитарное состояние посевов.

Площади чистых паров в Оренбургской области составляют 870-967 тыс. га, а уборочная площадь озимых за последние годы (2008-2012) не превысила половины площади паров (47,5%). В среднем за эти пять лет площадь посева озимой ржи составила 172,6 тыс.га, озимой пшеницы - 247,0 тыс.га, озимой тритикале - 2,0 тыс.га.

О целесообразности расширения площади озимых свидетельствуют климатические условия области: недостаток осадков, часто повторяющиеся засухи, температурные перепады. В связи с этим возникает проблема изучения более зимостойких культур, которые выдерживали бы суровые условия зимнего и ранневесеннего периодов.

Из озимых наиболее выгодной культурой является озимая пшеница, которая имеет постоянный спрос и твердую цену на рынке. Озимая рожь более урожайна, превосходит по зимостойкости, но имеет низкую цену и поэтому не может конкурировать с озимой пшеницей, хотя последняя часто вымерзает при отсутствии снега и низких температурах в поздний осенний период.

В последние годы появились новые озимые культуры: тритикале, житница, ячмень, которые не изучены в местных условиях ни по зимостойкости, ни по продуктивности и качеству, а также конкурентной способности с традиционными культурами.

Поэтому поставленная в диссертации цель изучить широкий набор озимых культур в паровых звеньях севооборота является актуальной.

Цель исследований - изучить особенности формирования урожайности озимых зерновых культур, выявить лучшие сорта озимой пшеницы и тритикале, провести сравнительную оценку озимых культур по продуктивности и качеству зерна.

Задачи исследований:

- изучить агрофизические свойства почвы и водный режим в различных паровых звеньях;

- дать оценку эффективности паровых звеньев в борьбе с сорняками;

- рассчитать баланс гумуса в паровых звеньях;

- дать оценку урожайности озимых культур (рожь, пшеница, 'тритикале, житница, ячмень) по чистому пару;

- провести оценку качества зерна озимой пшеницы, тритикале, житницы и их сортов;

- рассчитать экономическую и энергетическую эффективность возделывания озимых культур по чистому пару.

Научная новизна. Впервые на черноземах южных Оренбургского Предуралья проведено сравнительное изучение паровых звеньев с озимой рожью, озимой пшеницей, тритикале, житницей и озимым ячменем по продуктивности и качеству зерна.

Основные положения, выносимые на защиту:

- научное обоснование использования чистых паров под озимые (рожь, пшеницу, тритикале, житницу) и их влияние на агрофизические, агрохимические свойства почвы, засоренность посевов, урожайность и качество продукции;

- наиболее эффективно на формирование урожая влага расходуется в звене черный пар-озимая рожь: коэффициент водопотребления за период от основной обработки пара до уборки озимых у ржи в 1,5-2,0 раза ниже, чем у пшеницы, и в 1,3 ниже, чем у житницы и тритикале;

- возделывание озимых культур приводит к накоплению 4,79-5,09 т/га пожнивно-корневых остатков. В паровом звене баланс гумуса отрицателен, дополнительная заделка соломы озимых культур компенсирует минерализацию гумуса на 43-60%. Наибольшее поступление органики обеспечивает озимая рожь;

- в условиях степи Оренбургского Предуралья более зимостойкими озимыми культурами являются рожь Саратовская 6, житница Розовская 7 и тритикале Корнет, обеспечивающие хорошую сохранность растений, высокую урожайность и эффективные экономико-энергетические показатели.

Практическая значимость и реализация исследований. Полученные научно-обоснованные данные о возможности и целесообразности возделывания наряду с традиционными озимыми культурами (рожь, пшеница) тритикале и житницу, не уступающие по зимостойкости озимой ржи и превосходящие ее по хлебопекарным качествам.

Результаты исследований внедрены в ПСК «Приуральский» Оренбургского района на площади 200 га с годовым экономическим эффектом 191,2 тыс. рублей, что подтверждается актами внедрения, а также используются в учебном процессе на кафедре земледелия, почвоведения и агрохимии Оренбургского ГАУ.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на международной научно-практической конференции (Оренбург, 2012 г.), на расширенных заседаниях кафедры земледелия и технологии производства продукции растениеводства (2010-2012 гг.), опубликованы в пяти статьях, в том числе в четырех рецензируемых изданиях ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 119 страницах компьютерного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций производству, содержит 29 таблиц, 10 рисунков и 30 приложений. Список использованной литературы включает 222 источников, в том числе 12 иностранных авторов.

1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ РАЗЛИЧНЫМИ ОЗИМЫМИ КУЛЬТУРАМИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

1.1. Эффективность использования чистого пара под озимые культуры в степной зоне

В степной зоне роль чистого пара заключается в уменьшении влияния засух, улучшении фитосанитарного состояния полей, накоплении подвижных элементов питания. В Оренбургском Предуралье почвенная влага является определяющим фактором получения устойчивых урожаев, поэтому введение в севооборот парового поля - необходимое условие возделывания зерновых культур.

Многочисленными исследованиями ученых установлено, что чем острее проявляется засушливость климата, тем выше агрогидрологическая роль чистого пара и тем больше его доля в структуре посевных площадей [50, 69, 70, 104, 109, 110, 173, 202, 204].

По данным В.В.Бузмакова и А.С.Наволоцкого [23], в метровом и полутораметровом слоях почвы черного пара ко времени посева озимых в среднем за 12 лет накопилось соответственно 155 и 191 мм продуктивной влаги. Исследования К.Г.Шульмейстера [202] показали, что большое количество влаги сохраняется в интервале наименьшая влагоемкость-влажность разрыва капилляров, то есть в форме повышенной доступности.

В степной зоне в метровом слое почвы после чистого пара накапливается влаги в 1,5-2 раза больше, чем по непаровым предшественникам [14], а в засушливые годы различия в запасах продуктивной влаги в почве по чистым парам и другим предшественникам более заметные: по данным Всесоюзного РЖИ зернового хозяйства запасы влаги по чистым парам в 2-3 раза выше, чем по стерневым предшественникам [17]. Учет урожая в пяти районах грех областей Казахстана показал, что урожайность яровой пшеницы по чистому пару в 2 - 4 раза выше, чем по зерновым предшественникам.

Для повышения эффективности чистого пара посев кулис на нем необходимо считать обязательным приемом. По данным Оренбургского НИИ сельского хозяйства, прибавка урожайности озимой ржи за счет кулис составляет 8-10%, яровой пшеницы - до 27% [ПО]. По мнению А.Г.Крючкова и соавт. [95], чистые пары создают устойчивый водный режим на только под первой, второй, но иногда и под третьей культурой после пара, а также улучшают фитосанитарное состояние посевов на всю ротацию севооборотов.

По мнению К.Г. Шульмейстера [202], в условиях Поволжья в летний период парования теряется около 22% от весеннего запаса продуктивной влаги и все осадки за летний период парования. Очень важное значение имеют приемы ухода: глубина и частота рыхлений, замена паровых культиваций химической обработкой сорняков. В исследованиях А.В.Кислова и соавт. [80] наиболее экономно расходовалась влага на фоне вспашки пара на влагосбе-регающем (состоящем из четырех культиваций на 6-8 см) и комбинированном (где наряду с внесением гербицидов проводились ранневесенняя и предпосевная культивации) вариантах ухода: к моменту посева здесь сохранялось 22,8 и 21,7 мм влаги в пахотном слое и 77,3 мм - в метровом в среднем за три года наблюдений. Замена паровых культиваций химическим паром (двухкратное их применение) вследствие сильного развития сорняков до их применения приводила к иссушению почвы на глубине заделки семян, и озимые в течение двух лет из трех не дали всходов.

Радикальным средством сохранения накопленной влаги на паровом поле является борьба с сорными растениями, особенно с корнеотпрысковыми. С.С.Сдобников [155, 156] пришел к выводу, что продолжительный период паровой обработки при высоком ее качестве дает возможность очистить поле как от многолетних, так и однолетних сорняков. По данным автора, при засоренности перед паром 214,6 сорняков на 1м2, под первой, второй и третьей культурами по пару численность сорняков снизилась соответственно до 2,2; 6,3 и 8,0 шт/м2. Аналогичные результаты получены М.Г.Чижевским [190]; Н.М.Тулайковым [173]; В.А.Корчагиным [89, 90]; А.Ф.Лебедь,

В.А.Белогуровым [102]; Г.Н.Черкасовым, И.В.Дудкиным [210]; В.М.Жидковым, Ю.Н.Плескачевым [47].

Н.А.Максютов и В.М.Жданов [111] также пришли к заключению, что проведение одной-двух обработок, как это часто делается на практике, не позволяет очистить поле от сорных растений, так как в борьбе с многолетней растительностью успех достигается многократным уничтожением розеток сорняков и истощением их корневой системы. Поэтому, считают авторы, в сухой и засушливой степи в паровом поле необходимо проводить не менее четырех-шести, а в лесостепной - не менее семи-восьми культиваций. От однолетних сорняков с помощью чистого пара избавиться невозможно, но они находятся в нижнем ярусе и при качественном посеве хорошо подавляются культурными растениями, а потому не представляют большой опасности (кроме овсюга) для ранних зерновых культур.

Об эффективности паровой обработки в борьбе с многолетними сорняками сообщают С.А.Котт [92, 93]; В.Ф.Аникович [8]; В.Д.Панников [128]; В.Д.Панников, В.Г.Минеев [129]; В.В.Бузмаков, А.С.Наволоцкий [23]; Протасов и соавт. [128]; В.А.Потушанский [135, 136]; А.В.Кислов и соавт. [74].

В борьбе с сорной растительностью и для эффективности использования осадков важное значение имеют глубина и способ основной обработки, а также влагосберегающие приемы ухода за паром [71].

По мере развития производительных сил, изменения энерговооруженности сельского хозяйства требования к основной обработке пара и уходу за ним непрерывно менялись. До последнего времени рекомендовалась интенсификация обработки: увеличение глубины, числа обработок. Исследования кафедры земледелия и технологии производства продукции растениеводства показали возможность замены глубокой вспашки удобренного черного пара безотвальными обработками [75]. Установлено, что в условиях недостатка техники и горючего вместо глубокой вспашки черного пара после стерневых предшественников целесообразно применять глубокое рыхление стойками СибИМЭ, а при хорошей разделке почвы и отсутствии глыб возможно ис-

пользовать плоскорезное рыхление, обеспечивающее повышение производительности и снижения затрат ГСМ на 25-30%. Если возникает опасность, что пары останутся без обработки на весну, то лучше, считают А.В.Кислов и со-авт. [75], провести мелкое рыхление широкозахватными орудиями на 10-12 см, но не оставлять их под ранний пар и под посев ранних яровых культур вместо озимых.

Рекомендуемая технология ухода за паром, включающая послойно-поверхностные рыхления от 10-12 до 6-8 см, не обеспечивает необходимой полноты всходов озимых культур вследствие иссушения верхнего слоя почвы. Сокращение числа паровых обработок при использовании гербицидов (раундап 2 л/га + лонтрел 0,3 л/га) вместо одной паровой культивации уменьшает распыленность почвы, увеличивает коэффициент структурности и ветроустойчивость почвы, при этом урожайность озимой пшеницы повышается на 12,1% [80].

Парование почвы оказывает большое влияние на ее питательный режим. В пару создаются благоприятные условия для минерализации как негу-мифицированного органического вещества, гак и гумуса. Многолетние исследования Самарского НИИ сельского хозяйства показали, что ко времени сева озимых по черному пару в пахотном слое накапливается 96-100 мг нитратов на 1 кг почвы, а по занятым парам - 32-50 мг. Еще меньше нитратов накапливается к посеву озимых по предшественникам, убираемым на зерно -10-28 мг на 1 кг почвы [193, 194]. О большом накоплении нитратов в поле за период парования сообщают также В.АЛОферов [207]; Л.Ф.Трифонова, Н.В.Шрамко, Б.А.Копеев [172]; В.Ф.Аникович и соавт. [9, 10]; М.И.Сидоров [158];Н.8сЬеек [221].

Высокая способность черноземных почв к накоплению нитратного азота вызывает необходимость повышения обеспеченности их фосфором, особенно в условиях степного Оренбуржья, почвы которого отличаются низким содержанием доступных форм фосфора [31, 151, 205].

и

Исследования М.И.Сидорова [158] показали, что при паровании повышается содержание углекислого газа, органических кислот, которые, воздействуя на минеральную часть почвы, усиливают процесс почвообразования, переводя труднодоступные фосфаты в усвояемые формы.

В то же время нерегулируемая минерализация, приводящая к излишнему разрушению органического вещества, является негативной стороной чистого пара. Канадские ученые А.О.ИлсНеу, 11.А.Нес1Пп [220] установили, что частое парование приводит к катастрофически быстрой потере почвой гумуса и азота.

А.В.Ряховский и соавт. [151] считают, что при паровании почвы, независимо от ее типа и подтипа, необходимо одностороннее внесение фосфора на пахотных угодьях с высоким содержанием азота нитратов в слое почвы 040 см (более 15 мг/кг)

Как свидетельствуют многочисленные исследования, обеспеченность черноземных почв калием высокая, и предшественники практически не оказывают влияния на его содержание [129, 149|.

Следствием улучшения санитарного состояния, а также режима влажн