Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Урожайность и качество озимой пшеницы при использовании средств химизации на черноземе выщелоченном лесостепи Среднего Поволжья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Урожайность и качество озимой пшеницы при использовании средств химизации на черноземе выщелоченном лесостепи Среднего Поволжья"

На правах рукописи

Вострокнутов Сергей Александрович

УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Пенза 2012

005016861

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор

Надежкин Сергей Михайлович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор кафедры переработки сельскохозяйственной продукции ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА»

Семина Светлана Александровна

кандидат сельскохозяйственных наук, директор ФГУ ГЦАС «Пензенский» Эркаев Василий Николаевич

Ведущая организация - ГНУ Пензенский НИИСХ Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится «24» мая 2012 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.01при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 440014 г. Пенза, ул. Ботаническая 30, ауд. 1246.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА».

Автореферат разослан 24 апреля 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор с.-х. наук

В.А. Гущина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В решении проблемы продовольственной безопасности Российской Федерации самообеспечение зерном занимает главенствующее положение. Согласно Доктрине продовольственной безопасности РФ, Россия должна обеспечивать себя зерном на 95 %. Особая роль в получении качественного питательного зерна принадлежит пшенице. Она почти на одну треть обеспечивает суточную потребность организма человека в энергетическом материале и почти на одну четверть - в белковых веществах.

Озимая пшеница - важнейшая продовольственная культура, занимающая значительный удельный вес в структуре зернового клина Средневолж-ского региона Российской Федерации. Она отличается высокими урожаями зерна при хорошем его качестве. Биоклиматический потенциал определяет урожай озимых в лесостепной зоне Поволжья в 4,0 т/га (Интенсивные технологии..., 1986)

Одним из факторов, обеспечивающих стабильное производство высококачественного зерна озимой пшеницы в лесостепи Среднего Поволжья, является разработка адаптивных элементов технологии новых сортов применительно к почвенно-климатическим ресурсам региона. При этом особую важность приобретают режимы минерального питания и защита растений от болезней, которые, главным образом, определяют величину и стабильность урожаев.

В связи с этим, актуальным является изучение комплексного воздействия технологических приемов (норм и сроков применения удобрений, фунгицидов) на зимостойкость, урожайность и качество озимой пшеницы.

Цель исследований - установить эколого-биологические закономерности формирования агроценоза посевов озимой пшеницы в зависимости от удобрений и использования фунгицидов и разработать эффективные элементы технологии ее возделывания, обеспечивающие хорошую перезимовку, повышение урожайности и качества зерна в условиях лесостепной зоны Среднего Поволжья.

Для достижения поставленной цели поставлены следующие задачи:

- определить влияние удобрений и фунгицидов на осеннее развитие и зимостойкость растений озимой пшеницы, рост и развитие в весенне-летний период;

- выявить особенности динамики развития основных болезней озимой пшеницы и проанализировать возможности ее регуляции в условиях лесостепи Среднего Поволжья;

- установить характер влияния удобрений и фунгицидов на урожайность озимой пшеницы и элементы ее структуры;

- выявить влияние удобрений и фунгицидов на качество зерна озимой пшеницы;

- дать биоэнергетическое обоснование выращиванию озимой пшеницы при использовании удобрений и средств защиты растений.

Научная новизна. Применительно к почвенно-климатическим условиям лесостепи Среднего Поволжья в результате комплексных исследований

путем изучения различных норм и сроков использования минеральных удобрений и фунгицидов разработаны приемы реализации продуктивного потенциала озимой мягкой пшеницы сорта Московская 39. Выявлены особенности формирования урожайности под влиянием удобрений и фунгицидов. Определены закономерности формирования технологических и биохимических показателей качества зерна пшеницы в зависимости от использования минеральных удобрений, фунгицидов и погодных условий. Установлены корреляционно-регрессионные зависимости между показателями продуктивности озимой пшеницы.

Практическая значимость. Предложены сельскохозяйственному производству адаптивные, энергетически обоснованные технологические приемы возделывания, позволяющие управлять формированием устойчивых агроценозов озимой пшеницы и получать высокую, энергетически оправданную урожайность. Внедрение научных разработок в практику обеспечит рост урожайности до 5 т/га и получение зерна с повышенным содержанием в нем белка и клейковины.

Основные положения, выносимые на защиту:

- приемы технологии возделывания озимой пшеницы сорта Московская 39, основанные на управлении продукционным процессом путем использования научно-обоснованной системы применения удобрений и фунгицидов;

- особенности формирования зерновой продуктивности озимой пшеницы в зависимости от приемов возделывания;

- влияние удобрений и фунгицидов на технологические свойства зерна;

- энергетическая эффективность использования удобрений и фунгицидов при возделывании озимой пшеницы.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались на II Международной научно-практической конференции «Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства» (Пенза, 2007), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России» (Пенза, 2009), Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающее земледелие на рубеже XXI века» (Москва, 2009).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в пяти научных работах, одна из которых в издании по перечню, рекомендованному ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 149 страницах компьютерного текста, состоит из введения, семи глав, выводов, предложений производству, включает 31 таблицу, 22 рисунка и 23 приложения. Список литературы содержит 285 наименований.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 2006 - 2009 годах в ЗАО АПК «Нечаев-ский» Мокшанского района Пензенской области, входящем в зону лесостепи Среднего Поволжья

Климат района исследований отличается умеренной континентально-

стью, которая проявляется в колебаниях температуры, относительной влажности воздуха, в неравномерности распределения осадков по годам и в течение года. Среднегодовая сумма осадков - 450 мм, за вегетационный период выпадает 208 мм. Гидротермический коэффициент (ГТК) 1,0-1,1.

Погодные условия в годы исследований отражали особенности климата. Благоприятными для роста и развития растений озимой пшеницы были погодные условия 2007-2008 годов. Погодные условия 2006-2007 годов складывались так, что оказывали лимитирующие влияние на реализацию потенциальной продуктивности озимой пшеницы. Условия вегетации 2008-2009 годов можно характеризовать как умеренные.

Основная площадь земель в правобережной лесостепи Среднего Поволжья, как и Пензенской области, занята черноземными почвами, составляющими 59,8-75,3% всей площади пашни, большая доля которых приходится на черноземы выщелоченные.

Исследования проводились на черноземе выщелоченном среднемощном среднегумусном тяжелосуглинистом на покровном карбонатном суглинке. Перед закладкой опыта почвенный участок имел следующую агрохимическую характеристику: содержание гумуса — 6,52-6,64%; Nuien. — 148-162; Р2О5 - 98-106; К20 - 133-148 мг/кг почвы; Са - 25,1-25,7; Mg - 5,2,-5,5; S - 30,331,2; Нг- 4,6-5,0 мг-экв/100 г; рНС0Л. - 5,42-5,51.

Схема опыта и методики лабораторных исследований. Поставленные задачи решались путем проведения полевого опыта и лабораторных анализов

Двухфакторный полевой опыт по изучению формирования урожайности и кчества зерна озимой пшеницы был проведен по схеме: (Зх4)хЗ со следующими факторами и градациями:

Фактор А - система удобрения: 1. Применение минеральных удобрений (NPK) на планируемую урожайность 4,0 т/га (контроль); 2. Применение минеральных удобрений (NPK) на планируемую урожайность 5,0 т/га; 3. Применение минеральных удобрений (NPK) на планируемую урожайность 5,0 т/га + некорневая подкормка (N30) в фазу налива зерна.

Фактор В — применение фунгицидов: 1 - без использования фунгицидов; 2 - применение препарата Амистар Экстра, СК (0,7 л/га) в фазу окончания кущения; 3 - применение препарата Альто Супер, КЭ (0,5 л/га) в фазу колошения; 4 - применение Амистар Экстра, СК (0,7 л/га) в фазу окончания кущения + Альто Супер, СК (0,5 л/га) в фазу колошения.

Дозы минеральных удобрений рассчитывали с учетом обеспеченности почвы азотом, фосфором и калием, а также использования этих элементов за счет минерализации почвенного органического вещества в паровом поле и составляли (в среднем за три года): из расчета на получение 4,0 т/га зерна NgoPsoKso и 5,0 т/га - Ni20Pi2oKno •

Размещение вариантов рендомизированное, в трехкратной повторно-сти, площадь делянок 30 м' (3x10 м). Ширина защитных полос между вариантами - 2 м, между повторениями - 3 м.

Технология возделывания - общепринятая для лесостепи Поволжья.

Предшественник - чистый пар. Минеральные удобрения - аммиачная селитра, аммофос, хлористый калий, мочевина.

Объекты исследований:

- сорт мягкой озимой пшеницы Московская 39, выведенный коллективом лаборатории селекции озимой пшеницы НИИСХ ЦРНЗ под руководством академика РАСХН Б.И. Сандухадзе.

- фунгициды, используемые в технологиях при выращивании озимой пшеницы ~ Амистар Экстра, CK и Альто супер, КЭ. Первая обработка в фазы конец кущения - начало выхода в трубку (международный код фенофазы 2930), вторая обработка в фазу колошения (международный код фенофазы 5759).

Посев озимой пшеницы сорта Московская 39 проведен 28 августа в 2007 году и 29 августа в 2008-2009 годах. Уборка осуществлялась 2-8 августа.

Все наблюдения, анализы и учёты проводили по общепринятым методикам. В почве определяли следующие показатели: содержание гумуса по методу Тюрина в модификации Симакова; щелочногидролизуемый азот — по Корнфильду; рНсол - потенциометрически; содержание подвижного фосфора и обменного калия - по методу Чирикова, в 0,5н СН3СООН с последующим определением Р20з колориметрически, К20 - на пламенном фотометре (Агрохимические методы ..., 1975, Методические указания ..., 1983). Все определения велись в образцах из пахотного слоя почвы.

Фенологические наблюдения, подсчёт густоты стояния растений, накопление сухой и сырой массы, определение структуры урожая в сноповых образцах проводили по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1971).

Морфологические показатели растений оценивали в динамике по фазам: кущение, выход в трубку, колошение, молочно-восковая спелость.

Определяли фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза по A.A. Ничипоровичу (1961);

- пораженность растений корневыми гнилями, септориозом, мучнистой росой, головней и бурой ржавчиной - по методике ВИЗР (1985);

- степень развития болезней определяли по формуле:

R = 7,(ab)x 100, NK

где: R - развитие болезни, %;

£ ( а b ) - сумма произведений числа растений на соответствующую им степень поражения;

N - общее количество учтенных растений;

К - высший балл шкалы учета;

- качество зерна определяли по соответствующим стандартам: натуру -по ГОСТ 10840-64, стекловидность - по ГОСТ 10987-76, массовую долю и качество клейковины - по ГОСТ 13586.1-68, белка - по ГОСТ 10846-91;

- статистическая обработка экспериментальных данных проведена ме-

тодами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов по Б.А. Доспехову (1985) на ПЭВМ с использованием пакета прикладных программ для статистической обработки "Statistical Доля влияния факторов в дисперсионном анализе рассчитывалась по способу Д. У. Снедекора (1961);

- энергетическая оценка осуществлялась в соответствии с методическими рекомендациями Е.В. Надежкиной, H.H. Толочек, С.М. Надежкина (2002) и Г. А. Булаткина (1991).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСОБЕННОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УДОБРЕНИЙ И ФУНГИЦИДОВ

Влияние уровня минерального питания на полевую всхожесть и зимостойкость растений. Главной задачей периода посев - всходы является получение дружных выровненных всходов и формирование агроценоза с оптимальной густотой. Особое значение придается выравненное™ посева, которая выражается в синхронности их роста и развития. В выровненном посеве растения близки друг к другу по габитусу и фазам развития. Это делает их равными в конкурентной борьбе за источники питания, влагу и свет, в значительной мере снижает самоизреживание растительного покрова за счет естественной гибели растений, отставших в росте и развитии, и, способствует, в конечном итоге, повышению урожая. Выравненность посева достигается применением качественного посевного материала и агротехническими приемами.

В зависимости от изучаемых приемов полевая всхожесть не имела существенных различий, но под влиянием использования удобрений из расчета на 5,0 т/га зерна она имела тенденцию к росту на 0,6%. Значительно более сильное влияние на данный показатель оказали погодные условия в годы проведения исследований. Так в 2006 г. всхожесть колебалась от 82,4 до 83,6%, в 2007 - 79,0-79,4 и в 2008 г. - от 78,8 до 79,8%.

В среднем за три года, число растений в фазе осеннего кущения составило 401-404 шт/м2 при использовании удобрений соответственно на 4,0 и 5,0 т/га. После перезимовки число растений на единице площади сократилось в среднем по вариантам до 322-327 шт/м2. При применении минеральных удобрений из расчета на 5,0 т/га зерна возрос процент перезимовавших растений, в среднем за три года на 0,6%.

Полученные в нашем опыте данные показывают, что значительная часть высеянных семян пшеницы не участвует в формировании урожая: 26,226,5% не реализуется при формировании всходов, 19,1-19,7 % от взошедших растений погибают в течение перезимовки и 8,1-9,2% - во время весенне-летнего периода вегетации.

Фотосинтетическая деятельность озимой пшеницы в зависимости от применения удобрений и фунгицидов. Индекс листовой поверхности посева (ИЛП) определяет активность поглощения солнечных лучей как основной фактор, от которого зависит величина биологического урожая.

В среднем за три года исследований в период выхода в трубку рост ИЛП под влиянием второго уровня №>К достигал 13,8-17,1% (рис. 1). В последующем абсолютные прибавки площади листовой поверхности были максимальными в период окончания колошения (4,0-4,4 тыс. м2/га), но относительные - несколько ниже (9,2-10,2%).

кущение трубковвние начало окончание цветение

колошения колошений

Ш КРК на 4,0 т/га ВЫРК на 5,0 т/га ШЫРК на 5,0 т/га + N 30

Рис.. 1 - Влияние удобрений на площадь листовой поверхности озимой пшеницы, 2007-2009 годы

Следует отметить, что к периоду цветения преимущество повышенного уровня минерального питания составляло 2,9-3,3 тыс. м2/га, или 13,615,5% по сравнению с нормой удобрений, рассчитанной на получение 4,0 т/га зерна с гектара.

Положительное действие фунгицидов наиболее полно проявлялось во второй половине вегетации: под влиянием Амистар Экстра ИЛП возрастал на 5,9-11,8%, а от использования Альто Супер - на 4,0-12,8%. Двукратное использование фунгицида обеспечивало рост площади ассимиляционного аппарата на 8,3-18,5% в зависимости от фазы вегетации.

В среднем за три года исследований использование фунгицида Амистар Экстра обусловило рост величины фотосинтетического потенциала (ФП) на 121 тыс. м2/га сутки, Альто Супер - на 95, а совместное их использование -на 178 тыс. м2/га сутки (или на 6,3; 5,0 и 9,3% соответственно). Под влиянием удобрений, внесенных для получения 5,0 т/га зерна прирост ФП дости-

гал 229-236 тыс. м2/га сутки, или 12,4-12,8%.

Надземная биомасса - интегральный показатель, отражающий агрометеорологические условия произрастания, биологические особенности сорта, уровень агротехники и др. Кроме того, величина урожая биомассы определяется уровнем влагообеспеченности растений в течение вегетации (Шнайдер В. В., 1992).

Результаты исследований показали, что накопление сухого вещества озимой пшеницы проходило пропорционально формированию площади листьев и увеличивалось с возрастом растений. Однако, в отличие от площади листьев, его прирост не прекращался в фазу колошения и достигал максимума в фазу молочной спелости зерна.

Величина урожая биомассы озимой пшеницы определялась гидротермическими условиями периода вегетации в годы проведения исследований. Наибольшее количество биомассы сформировали растения озимой пшеницы при лучших условиях увлажнения периода вегетации в 2009 году (ГТК -1,63).

Эффективность работы листового аппарата растений находит конечное выражение в чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ). Показатель чистой продуктивности фотосинтеза динамичен. Он зависит как от внешних условий внешней среды (обеспеченности почв питательными веществами), так и от состояния самих растений, и, в первую очередь, от ассимиляционной работы листьев, от площади их поверхности.

В начальный период интенсивного образования листьев чистая продуктивность фотосинтеза возрастала независимо от используемых агроприемов (табл. 1). В среднем за три года в период «кущение-трубкование» наибольшая продуктивность фотосинтеза отмечается на фоне внесения удобрений из расчета на 5,0 т/га зерна — 5,18-5,21 г/м2 • сутки, что на 3,2-5,8% больше, чем при использовании удобрений для получения 4 т/га зерна. Эта закономерность сохраняется и в последующие фазы развития растений. Максимальная работа листьев зафиксирована в период «трубкование-колошение», ЧПФ составила 5,27-5,62 г/м2 • сутки. Дополнительное азотное питание путем опрыскивания растений раствором мочевины способствовало более продолжительной работе листьев. Средняя за вегетацию продуктивность возрастала под влиянием удобрений на 2,6-5,8%, а при использовании фунгицидов отмечена тенденция роста ЧПФ.

Важным показателем, определяющим эффективность работы листьев, является их продуктивная работа. В среднем за 3 года под влиянием удобрений она возрастала с 2,12 до 2,34-2,42 кг зерна на 1 тыс. единиц ФП. Фунгициды вызывали тенденцию увеличения продуктивной работы листьев на 47%.

В связи с тем, что выяснение внутреннего взаимодействия отдельных процессов в питании растений представляет значительный интерес, мы изучили взаимосвязи и взаимозависимости между основными элементами фотосинтетической продуктивности озимой пшеницы.

Таблица 1 - Чистая продуктивность фотосинтеза посевов озимой пшеницы в зависимости от использования удобрений и фунгицидов, среднее за 2007-2009 годы, г/ м сутки

Период вегетации

Удоб- Фунгициды кущение- трубко- колоше- куще-

рения трубко- вание- ние- ние-

вание колоше- молочная молоч-

ние спелость ная спе-

лость

Без фунгицидов 4,92 5,27 5,18 4,26

ЫРК Амистар Экстра 4,97 5,43 5,20 4,42

на 4,0 Альто Супер 4,98 5,35 5,23 4,45

т/га Амистар Экстра + 5,02 5,41 5,28 4,51

Альто Супер

Без фунгицидов 5,21 5,42 5,24 4,32

ЫРК Амистар Экстра 5,19 5,52 5,37 4,41

на 5,0 Альто Супер 5,20 5,49 5,38 4,45

т/га Амистар Экстра + 5,18 5,57 5,42 4,52

Альто Супер

№>К Без фунгицидов 5,19 5,44 5,25 4,47

на 5,0 Амистар Экстра 5,17 5,61 5,29 4,61

т/га + Альто Супер 5,21 5,45 5,32 4,64

N30 Амистар Экстра + 5,19 5,62 5,37 4,72

Альто Супер

Данные статистической обработки основных элементов фотосинтетической продуктивности показали наличие сильной корреляционной связи между суточными приростами сухой биомассы и площадью листовой поверхности. Между приростами биомассы и чистой продуктивностью фотосинтеза корреляционная зависимость была средней, а между площадью листьев и чистой продуктивностью фотосинтеза наблюдалась отрицательная зависимость.

Таким образом, использование повышенного уровня минерального питания в расчете на получение 5,0 т/га зерна и применение некорневой подкормки мочевиной обеспечивает существенное улучшение параметров фотосинтетической деятельности посевов озимой пшеницы: площадь листовой поверхности возрастает на 13,6-15,5%; ФП - на 12,4-12,8%; ЧПФ - на 2,65,8%; продуктивная работа листьев - на 4,8-12,5%. При использовании фунгицидов прослеживается тенденция улучшения фотосинтетической деятельности растений.

РАЗВИТИЕ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ БОЛЕЗНЕЙ В ПОСЕВАХ ОЗИМОЙ

ПШЕНИЦЫ

Динамика распространения и развития болезней в посевах озимой пшеницы. Главными показателями, характеризующими состояние болезни в агроценозе, являются распространенность и развитие болезни. Первый из них отражает величину пространственной встречаемости симптомов болезни на поле, а второй - степень воздействия на растения. Наиболее распространенным заболеванием озимой пшеницы в Среднем Поволжье является бурая листовая ржавчина (возбудитель Puccinia recóndita Rob. ex Desm. f. sp. Tritici). За последние 9 лет распространенность болезни колебалась от 5 до 90%. В регионе отмечается тенденция роста распространенности головневых болезней, мучнистой росы и септориоза. В последние десятилетия одним из самых прогрессирующих заболеваний пшеницы в Поволжье являются септориозные пятнистости (возбудитель Septoria tritici, S. nodorum, S. avenae f. sp.triticea).

Нарушение севооборотов (чрезмерное насыщение зерновыми) и поверхностная обработка почвы, преобладающая в последние годы, способствует увеличению площадей, зараженных корневыми гнилями в 1,1-2,1 раза. На пшенице основными возбудителями являются: Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem., виды рода Fusarium. Наибольшее проявление наблюдается один раз в 2-3 года в условиях дефицита влаги. Распространенность болезни в посевах озимой пшеницы в последние годы изменялась от 3 до 12%.

Наибольшее развитие (8,6-10,5%) в посевах озимой пшеницы в условиях Пензенской области имеют септориоз и бурая ржавчина. Бурая ржавчина развивается на 3,5-15,2% растений, мучнистая роса - на 1,4-15,1 %, а септориоз - на 2,3-18,1%

Изучение динамики распространения болезней озимой пшеницы в ЗАО «Нечаевское» за три года показало, что наибольшее распространение характерно, как и в целом по области, для бурой ржавчины и септориоза листьев — 31,7-32,0% (рис. 2).

Развитие болезней имело ту же тенденцию, что и их распространение. Наибольшим оно было у септориоза листьев (7,2%) и бурой ржавчины (6,0%), далее в убывающем порядке располагались мучнистая роса, корневые гнили и головневые болезни.

Таким образом, изучение динамики распространения и развития болезней озимой пшеницы в Пензенской области и в ЗАО АПК «Нечаевский» свидетельствует о том, что наиболее вредоносными являются болезни листового аппарата: септориоз листьев, бурая ржавчина и мучнистая роса.

2007

2008

2009

годы

В8Я Бурая ржавчина К! Мучнистая роса Э Головневые

КЗ Септориоз листьев ПИ Корневые гнили

Рис. 2 - Динамика развития болезней в посевах озимой пшеницы в ЗАО АПК «Нечаевский»

Влияние фунгицидов и удобрений на распространение и развитие болезней озимой пшеницы. Среди антропогенных факторов наибольшим давлением на популяции фитопатогенов в агробиоценозах характеризуются химические средства защиты растений. В наших исследованиях использование фунгицидов и удобрений оказало определенное влияние на распространение и развитие болезней пшеницы.

В среднем за годы исследований, без использования фунгицидов, наибольшее распространение (50,0-54,3%) характерно для септориоза листьев, при развитии болезни на уровне 9,1-12,0% (рис. 3). Далее в убывающем порядке располагались бурая ржавчина, мучнистая роса, корневые гнили и головневые заболевания. Следует отметить, что под влиянием повышенного уровня минерального питания (на урожай зерна в 5,0 т/га) практически по всем болезням выявлена тенденция роста распространения на 0,2-4,0% и развития на 0,3-3,0%.

Использование фунгицидов способствовало существенному снижению как распространения, так и развития болезней.

5 О -45-' 4-035-' ЗО 2.5 -201510-' 5 - ' О

Без фунгицидов

Амистар Экстра -+■ Альто Супер

КЗ Ржавчина бурая КЗ Мучнистая роса. 23 Септориоз листьев НО Корневые гнили

Без фунгицидов

Амистар Экстра

Альто Супер

Амистар Экстра -+-Альто Супер

СЯ Ржавчина бурая Э Мучнистая роса КЗ Септориоз листьев ОБ Корневые гнили

б

Рис.3 - Влияние различных систем удобрения и обработок фунгицидами на распространение болезней, среднее за 2007-2009 годы: а - МРК на 4,0 т/га;

б -№>К на 5,0 т/га

Так, использование Амистар Экстра обеспечивало снижение распространения септориоза листьев с 50,0-54,3 до 14,4-17,3%, развития - с 9,1-12,0 до 2,0-2,8%; ржавчины бурой - с 41,2-44,6 до 8,7-10,8% и с 6,7-7,6 до 1,62,1% соответственно; мучнистой росы - с 24,2-26,2 до 5,2-6,9 и с 6,7-7,8 до

1,1-1,6%.

Применение Альто Супер оказалось более эффективным в подавлении вредоносности ржавчины бурой, мучнистой росы и головневых заболеваний, а Амистар Экстра — против септориоза листьев и корневых гнилей.

Двукратное использование фунгицидов способствовало более существенному снижению заболеваемости растений пшеницы. При этом распространение бурой ржавчины снижалось в 10,5-10,8 раз, развитие - в 12,7-16,8 раз: септориоза листьев - в 5,5-6,2 и 15,3-18,2 раза; мучнистой росы - в 21,824,2 и 19,2-33,5 раза соответственно.

УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ И ФУНГИЦИДОВ

Формирование агроценоза озимой пшеницы при использовании удобрений и фунгицидов. Урожайность зерна зависит от количества растений на единице площади и продуктивности одного растения. Продуктивность слагается из отдельных элементов: количества продуктивных стеблей, числа зерен с одного растения и массы тысячи зерен.

В среднем за три года исследований под влиянием повышенного уровня удобренности общее количество растений на единице площади практически не изменялось. Вместе с тем, продуктивная кустистость при использовании удобрений в расчете на получение 5,0 т/га зерна пшеницы повышалась с 1,58 до 1,68 ед., или на 5-7%. Фунгициды, обеспечивавшие лучшую сохранность продуктивного стеблестоя в период вегетации растений, обеспечивали рост кустистости на 0,06-0,16 ед. в зависимости от фона применения удобрений.

Длина колоса, в среднем за три года, при внесении ЫРК из расчета на 5,0 т/га зерна увеличилась на 6,2%, а при применении дополнительной некорневой подкормки мочевиной — на 10,2%, озерненность, соответственно, — на 6,3 и 7,3% по сравнению с уровнем питания, рассчитанным на получение 4,0 т/га зерна. По выходу зерна с колоса на всех уровнях минерального питания выявлено преимущество двукратной обработки посевов фунгицидами — прибавка составила от 7,6 до 10,9%.

Применение фунгицидов как в фазу кущения, так и колошения также способствовало проявлению тенденции роста длины колоса и озерненности. Таким образом, как показали результаты исследований, за счет применения повышенных норм удобрений обеспечивалось увеличение выхода зерна с одного растения на 14,2-16,3% за счет удобрений и на 3,4-5,2% - за счет использования фунгицидов.

Урожайность озимой пшеницы при использовании удобрений и фунгицидов. Интегральной оценкой любого агротехнического приема является его влияние на урожайность сельскохозяйственных культур. Урожайность озимой пшеницы определялась как изучаемыми агротехническими приемами, так и складывающимися погодными условиями периода вегетации.

В среднем за три года исследований использование удобрений из расче-

та на 5,0 т/га обеспечивало прирост урожайности на уровне 24,2%, а некорневая подкормка мочевиной - 4,4% (табл. 2). Под влиянием фунгицидов, при однократном их применении прибавка урожайности достигала 10,7-11,4%, а при двукратном -16,7%.

Следует отметить, что использование удобрений на запланированный уровень продуктивности без дополнительной обработки фунгицидами не обеспечивало получение программируемой урожайности. Так, при расчете на 4,0 т/га недобор составил 0,38 т/га, 5,0 т/га - 0,45 т зерна с гектара. Расчетная урожайность достигалась только при использовании фунгицидов в период вегетации пшеницы.

Таблица 2- Урожайность зерна озимой пшеницы в зависимости от использования удобрений и фунгицидов, среднее за 2007-2009 годы, т/га

Удобрения (фактор А) Фунгициды (фактор В) Средняя по А (НСР05 = 0,23) %к контролю

без фунгицидов Ами-стар Экстра Альто Супер Амистар-зкстра + Альто-Супер

КРК на 4,0 т/га 3,62 3,93 3,93 4,18 3,92 100,0

ИРК на 5,0 т/га 4,43 4,90 4,99 5,16 4,87 124,2

КРК на 5,0 т/га + N,0 4,55 5,12 5,13 5,36 5,04 128,6

Средняя по В (НСРо, = 0,27) 4,20 4,65 4,68 4,90

% к контролю 100,0 110,7 111,4 116,7

НСРоз для оценки частных различий - 0,35, удобрений - 0,29, фунгицидов - 0,24

Максимальный сбор зерна - 5,36 т/га, получен при использовании минеральных удобрений в расчете на 5 т/га зерна, применении некорневой подкормки мочевиной и двукратной обработки фунгицидами. При этом увеличение продуктивности, по сравнению с контрольным вариантом составило

1,74 т/га, или 48,1%.

Для оценки доли изучаемых и нерегулируемых факторов на элементы продуктивности пшеницы нами была проведена математическая обработка экспериментальных данных. На ее основании установлено, что доля погодных условий в формировании урожайности составляет 29%, массе зерна с одного растения - 25% и количества зерен в колосе - 32% (табл. 3). На долю удобрений приходится 36; 41 и 28% вариабельности, а на применение фунгицидов - 14; 17 и 16% соответственно.

Таким образом, урожайность озимой пшеницы определяется как складывающимися погодными условиями, так и изучаемыми факторами.

Таблица 3 - Влияние изучаемых приемов и случайных факторов на элементы продуктивности озимой пшеницы

Показатель Фактор

Удобрения (А) Фунгицид (В) Год (С) Взаимодействие

АВ 'АС ВС ABC

Урожайность зерна 36 14 29 11 6 3 1

Продуктивная кустистость 32 8 27 14 13 4 2

Количество зерен в колосе 28 16 32 9 11 3 1

Масса зерна с одного растения 41 17 25 7 5 3 2

Масса 1000 зерен 22 11 31 5 21 6 4

Применение повышенных доз удобрений обеспечивает рост урожайности на 21-25%, и вызывает рост отношения зерно/солома в общей надземной биомассе. Фунгициды, в зависимости от вида и срока их использования, способствуют приросту урожайности на 10,7-16,7%. В общей вариабельности урожайности и массы зерна с одного растения доля удобрений составляет 2841 %, погодных условий - 25-31 %.

Моделирование процессов формирования урожая озимой пшеницы. Процесс формирования урожая пшеницы зависит от многих параметров, как поддающихся регулированию, так и нерегулируемых. Статистическая обработка урожайных данных и процессов, определяющих формирование урожая, позволила выявить, что величина урожайности зерна находится в тесной прямой связи с площадью листьев в фазы выхода в трубку и колошения (г = 0,98), фотосинтетическим потенциалом (г = 0,99), а также чистой продуктивностью фотосинтеза (г = 0,73).

Количество продуктивных стеблей на единице площади также находится в прямой сильной связи с величиной зерновой продуктивности (г = 0,94). Высокая связь характерна для урожайности с количеством зерен в колосе (г = 0,94). Линейные размеры растений и колоса также оказывали положительное влияние на величину урожайности зерна (г = 0,95-0,97).

Между собой многие параметры формирования урожайности зерна также имеют тесную зависимость. Так, ФП, ЧПФ и площадь листьев существенно влияли на: количество зерен в колосе (г = 0,74-0,92), массу зерна с одного колоса (г = 0,86-0,89), длину колоса (г = 0,72-0,91).

Для установления направленности и характера влияния параметров фотосинтетической деятельности на величину урожайности озимой пшеницы нами были рассчитаны уравнения регрессии. Решение соответствующих

уравнений и их графическая интерпретация (рис. 4) показывают, что урожайность пшеницы на 85% зависит от величины листовой поверхности соответственно в фазу окончания колошения, и на 92% - от величины ФП в период кущение-трубковакие.

а б

Рис. 4 - Зависимость урожайности озимой пшеницы от: а - площади листовой поверхности в фазу окончания колошения: У = -10,30 + 0;44х -0,0025х2, г2 = 0,854; б - величины фотосинтетического потенциала в период кущение-трубкование: У = 3,078 - 0,010х +0.00031х2, г2 = 0,917

Чистая продуктивность фотосинтеза также оказывает существенное влияние на формирование урожайности пшеницы - в зависимости от периода вегетации она на 90-91% определяла продуктивность. Количество продуктивных стеблей и продуктивная кустистость определяли 95% урожайности пшеницы.

Болезни озимой ншеницы оказывали определенное отрицательное влияние на формирование зерновой продуктивности пшеницы. Так, между степенью распространения и развития бурой ржавчины и урожайностью выявлена средняя отрицательная зависимость (г = -0,39-0,37). Влияние мучнистой росы носило аналогичный характер (г = -0,37-0,40). Другие болезни пшеницы также оказывали негативное влияние на урожайность: головня (г = -0,23), септориоз листьев (г = -0,35-0,38), корневые гнили (г= -0,32-0,33).

В то же время следует учесть, что влияние болезней на урожайность носит не прямолинейный характер, о чем свидетельствует регрессионный анализ взаимосвязи урожайности со степенью распространения и развития болезней.

Так от степени распространения и развития бурой ржавчины урожайность зависела на 37-39% (рис. 5). При этом следует отметить, что рост на каждые 5% распространения и на 1% - развития вызывают снижение урожайности на 0,15-0,20 т/га зерна.

а б

Рис. 5 - Зависимость урожайности озимой пшеницы от: а - развития бурой ржавчины: Y = 4,85 - 0,108х +0,0037х2 г б - развития мучнистой росы: Y = 4,892 - 0,19х +0,0141х2 i

Между распространением и развитием мучнистой росы и урожайностью также выявлена средняя степень отрицательной зависимости (г2 = 0,380,40). Влияние септориоза листьев и корневых гнилей определяло урожайность пшеницы на 36-40%. При этом рост распространения болезней на 10% вызывал снижение продуктивности пшеницы на 0,2 т/га.

Вместе с тем следует учитывать, что формирование урожайности пшеницы представляет собой сложный физиологический процесс, в котором участвуют все составляющие фотосинтетической деятельности. Статистическая обработка экспериментального материала показала, что величина урожайности является функцией нескольких переменных. Так, распространением септориоза и площадью листьев в фазу колошения определяется 77% варьирования урожайности.

Существуют адекватные (на уровне 62-73%) зависимости величины зерновой продуктивности от фотосинтетического потенциала, чистой продуктивности фотосинтеза и степени распространения и развития бурой ржавчины и мучнистой росы.

= 0,369; = 0,378

КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ И ФУНГИЦИДОВ

Формирование качества зерна пшеницы. Белки зерна пшеницы различаются по своим функциям, которые они выполняют в растительном организме, и разделяются на две группы: протеины, или простые белки (состоящие из аминокислот) и сложные белки (состоящие из аминокислот и прочно

1984ТНЫХ ° НИМИ С0единений небелковой природы) (Конарев, 1980; Павлов,

В среднем за три года исследований под влиянием удобрений, рассчитанных на получение 5 т/га зерна, содержание белка в зерне возрастало на

1,2%, а при использовании некорневой подкормки мочевиной — дополнительно на 0,6% (табл. 4). Фунгициды, в зависимости от срока и кратности применения способствовали росту белковости зерна на 0,5-0,9%.

Установлено, что массовая доля белка на 33,3% определялась применением удобрения, на 15,4 - фунгицидов и на 45,3% - погодными условиями.

Таблица 4 - Массовая доля белка в зерне озимой пшеницы в зависимости от использования удобрений и фунгицидов, среднее за 2007- 2009 г., %

Удобрения (фактор А) Фунгициды (фактор В) Среднее по А ±к контролю

без фунгицидов Ами-стар Экстра Альто Супер Амистар Экстра + Альто Супер

№К на 4,0 т/га 14,5 15,0 15,0 15,4 15,0 -

№>К на 5,0 т/га 15,7 16,3 16,3 16,7 16,2 +1,2

№К на 5,0 т/га + N30 16,2 16,7 16,9 17,2 16,8 +1,8

Среднее по В (НСР05 =0,30) 15,5 16,0 16,1 16,4

+ к контролю - +0,5 +0,6 +0,9

НСР05 для оценки частных различий - 0,48, удобрений - 0,33, фунгицидов - 0,37

В среднем за годы исследований, независимо от фунгицидных обработок, под влиянием удобрений массовая доля клейковины возрастала на 3,14,9%. При этом наибольшее положительное влияние оказала некорневая подкормка мочевиной. Использование фунгицидов как одно-, так и двукратно, обеспечивало увеличение содержания клейковины на 0,8-1,5%.

Максимальное ее содержание получено при сочетании удобрений на 5,0 т/га, некорневой подкормке и двукратном использовании фунгицидов -34,2%, что на 6,4% выше, чем в контрольном варианте.

По качеству клейковинных белков, в среднем за годы исследований, зерно пшеницы сорта Московская 39 относилось ко второй группе качества. Изменения в качестве клейковины, как под влиянием удобрений, так и фунгицидов были несущественны. Гораздо более сильное влияние на данный показатель оказали погодные условия в годы проведения исследований.

В среднем за три года исследований применение удобрений для получения 5 т/га зерна способствовало росту натуры зерна на 12-23 г/л. Наибольшая прибавка натуры (36 г/л) получена при совместном использовании минеральных удобрений из расчета на 5 т/га зерна, некорневой подкормки мочевиной и двукратного применения фунгицидов.

Таким образом, применение средств химизации улучшает как мукомольные, так и хлебопекарные достоинства зерна озимой пшеницы.

Взаимосвязь показателей качества зерна пшеницы. Формирование качественных показателей зерна пшеницы представляет собой совокупность сложных физиолого-биохимических процессов, протекающих в ходе формирования и созревания зерна. Между собой многие как технологические, гак и биохимические показатели имели определенную зависимость. Статистическая обработка экспериментальных данных позволила установить, что содержание белка имело среднюю и слабую отрицательную зависимость с распространением и развитием основных болезней пшеницы. При этом наиболее сильная связь характерна для мучнистой росы и бурой ржавчины (г = -0,320,36) .

Влияние болезней на накопление клейковины было менее выражено (г = -0,12-0,27). Технологические качества зерна пшеницы (натура и стекловид-ность) также находились в отрицательной зависимости с распространением и развитием болезней. При этом наиболее выражено влияние степени распространения мучнистой росы (г = -0,36), бурой ржавчины (г = -0,34-0 35) и сеп-ториоза листьев (г = -33-0,35).

В то же время следует учитывать, что биохимический состав зерна пшеницы и изменчивость его составных частей претерпевают определенные изменения в зависимости от складывающихся условий, и, как правило, характеризуются нелинейными зависимостями.

Так, статистическая обработка позволила установить, что содержание белка имело нелинейную связь со степенью распространения корневых гнилей и септориоза листьев (рис. 6).

й «•»

корневые гнили, %

септориоэ, %

а б Рис. 6 - Изменение содержания белка в зерне озимой пшеницы в зависимости от степени распространения: а - корневых гнилей: У = 16 79 -0,304х + 0,0198х2, г2 =0,300; б- септориоза листьев: У =16 56 -0,0339х +0,00274х2, г2 = 0,333

Решение представленных уравнений регрессии и их графическое выражение позволили установить, что наибольшее содержание белка у сорта Московская 39 формируется при уровне распространения корневых гнилей

20

0,5-2,0% и септориоза- 0,5-5,0%.

Параметры фотосинтетической деятельности также оказывают сильное влияние на формирование качества зерна. Так, от площади листовой поверхности накопление белка зависит на 92%, а от величины фотосинтетического потенциала — на 96%.

Таким образом, качество зерна пшеницы определяется как складывающимися погодными условиями, так и изучаемыми агроприемами. Увеличение доз минеральных удобрений и применение фунгицидов вызывает рост содержания белка и клейковины.

Установлены зависимости между технологическими и биохимическими показателями качества зерна пшеницы. Использование этих параметров позволяет проводить комплекс агротехнических приемов, позволяющих получить максимальную урожайность зерна с наилучшими технологическими качествами.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

И ФУНГИЦИДОВ

Использование любого агротехнического мероприятия, в том числе и применение удобрений, сопровождается значительными затратами энергии. Следовательно, необходимо знать как эти затраты окупаются урожаем и стремиться к их минимализации.

В наших исследованиях расчёт энергетической эффективности проводился путём сопоставления двух величин: затрат антропогенной энергии, израсходованной на внесение в почву минеральных удобрений и применение фунгицидов, и количество энергии, накопленной в прибавке урожая зерна озимой пшеницы.

Расчёты энергетической эффективности показали, что затраты на применение фунгицидов составляли 1260-2990 МДж/га, а на внесение удобрений -9190-13350 МДж/га. При совместном применении удобрений и фунгицидов они возрастали до 10450-16340 МДж/га.

В суммарной прибавке урожая было накоплено 6086-30432 МДж/га энергии.

Обобщённой характеристикой энергетической эффективности является биоэнергетический коэффициент полезного действия, который представляет собой отношение количества энергии, полученной в суммарной прибавке урожая, к энергозатратам.

При использовании фунгицида Амистар Экстра получен самый высокий КПД - 4,83, при применении Альто Супер он был несколько ниже - 3,14^

В то же время, несмотря на высокие дозы минеральных удобрений, их применение также было энергетически эффективно - КПД составлял 1,131,53. Использование фунгицидов в сочетании с минеральными удобрениями обеспечило рост энергетической эффективности последних до уровня 1,591,91 ед.

выводы

1. Оптимизация минерального питания позволяет управлять формированием устойчивого агроценоза озимой пшеницы. Так, при использовании минеральных удобрений на планируемую урожайность 5,0 т/га отмечено увеличение всхожести и количества перезимовавших растений.

2. Фотосинтетическая деятельность агроценоза озимой пшеницы определялась биологическими особенностями сорта и агротехническими приемами. Максимальная площадь листовой поверхности растений формировалась в фазу колошения - в зависимости от варианта и года исследований она достигала 34,2-55,8 тыс.м /га. Использование минеральных удобрений из расчета на 5,0 т/га зерна пшеницы и применение некорневой подкормки способствует приросту листовой поверхности на 13,6-15,5% в среднем за период вегетации. Фунгициды, в зависимости от срока их использования, увеличивают величину ассимиляционного аппарата на 11,8-12,8%.

3. Удобрения, внесенные под запланированную урожайность 5,0 т/га обеспечивают улучшение параметров фотосинтетической деятельности посевов, что проявляется в росте величины фотосинтетического потенциала на 12,4-12,8%. В среднем за три года исследований использование фунгицида Амистар Экстра обусловило рост величины ФП на 121 тыс. м2/га • сутки, Альто Супер - на 95, а совместное их использование - на 178 тыс. м2/га • сутки (или на 6,3; 5,0 и 9,3% соответственно).

4. Максимальные значения чистой продуктивности фотосинтеза зафиксированы в фазу трубкование-колошение - 5,27-5,62 г/м2 ■ сутки. Под влиянием удобрений ЧПФ возрастала на 2,6-5,8%, а при использовании фунгицидов отмечена тенденция ее роста.

5. Применение Альто Супер оказалось более эффективным в подавлении вредоносности ржавчины бурой, мучнистой росы и головневых заболеваний, а Амистар Экстра - против септориоза листьев и корневых гнилей. Оптимальное фитосанитарное состояние посевов складывается при комплексном применении химических средств защиты от болезней, которое позволяет подавлять распространение бурой ржавчины в 10,5-10,8 раз, развитие - в 12,7-16,8 раз; септориоза листьев - в 5,5-6,2 и 15,3-18,2 раза; мучнистой росы - в 21,8-24,2 и 19,2-33,5 раза соответственно.

6. Применение удобрений оказывает положительное влияние на формирование агроценоза озимой пшеницы. Продуктивная кустистость при использовании удобрений в расчете на получение 5,0 т/га зерна пшеницы повышалась с 1,58 до 1,68 ед., или на 5-7%. Фунгициды, обеспечивавшие лучшую сохранность продуктивного стеблестоя в период вегетации растений, обеспечивали рост кустистости на 0,06-0,16 ед. в зависимости от фона применения удобрений. Одновременно, под влиянием повышенного уровня удобренно-сти, озерненность колоса увеличилась на 6,3-7,3%, а длина колоса - на 10,2%. Использование фунгицидов способствовало проявлению тенденции роста длины колоса и его озерненности.

7. Урожайность озимой пшеницы определяется как складывающимися

погодными условиями, так и изучаемыми факторами. При использовании NPK для получения 5,0 т/га рост урожайности зерна пшеницы составил 24,2%, а при дополнительном использовании некорневой подкормки - 4,4%. Под влиянием обработки фунгицидами, в зависимости от их вида и срока применения, рост урожайности достигает 10,7-16,7%. Доля погодных условий в формировании урожайности составляет 29%, массе зерна с одного растения - 25% и количества зерен в колосе - 32%. На долю удобрений приходится 36; 41 и 28% вариабельности, а на применение фунгицидов - 14; 17 и 16% соответственно.

8. Между собой многие элементы продуктивности озимой пшеницы взаимосвязаны. Урожайность пшеницы тесно связана с ФП (г = 0,917), ЧПФ (г2= 0,897-0,912), продуктивной кустистостью (г2= 0,949), озерненностью колоса (г2= 0,962), выходом зерна с колоса (г2= 0,982). Выявлена средняя отрицательная зависимость урожайности зерна от распространения и развития болезней (г = -0,231 -0,403).

9. Массовая доля белка и клейковины при использовании удобрений для получения 5 т/га зерна и применении некорневой подкормки мочевиной возрастает на 0,8-1,5 и 3,1-4,9% соответственно. Фунгицидные обработки способствуют проявлению тенденции улучшения качества зерна пшеницы. Установлено, что массовая доля белка на 33,3% определялась применением удобрений, на 15,4% - фунгицидов и на 45,3% - погодными условиями. Изучаемые агроприемы способствовали улучшению технологических свойств зерна. Наиболее выполненное зерно получено при совместном использовании минеральных удобрений из расчета на 5,0 т/га, некорневой подкормки мочевиной и двукратного применения фунгицидов - натура составила 777 г/л, что на 35 г/л больше контроля.

10. Математическая обработка экспериментальных данных позволила выявить, что накопление белка на 96% зависит от величины ФП, на 92% - от площади листовой поверхности и наибольшее содержание белка формируется при уровне распространения корневых гнилей и септориоза не более 0,52,0%.

11. При использовании фунгицида Амистар Экстра получен самый высокий биоэнергетический КПД - 4,83, при использовании Альто Супер он был несколько ниже - 3,14. В то же время, несмотря на высокие дозы минеральных удобрений, их применение также было энергетически эффективно -КПД составлял 1,13-1,53. Использование фунгицидов в сочетании с минеральными удобрениями обеспечило рост энергетической эффективности последних до уровня 1,59-1,91 ед.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

При возделывании озимой пшеницы сорта Московская 39 на черноземах выщелоченных тяжелосуглинистых среднегумусных лесостепи Среднего Поволжья со средним содержанием подвижных форм фосфора и калия дозы минеральных удобрений целесообразно рассчитывать на планируемый уровень урожайности в 5,0 т/га зерна.

Для повышения зерновой продуктивности и качества зерна пшеницы рекомендуется обработка посевов фунгицидом Амистар Экстра, CK (0,7 л/га) в фазу кущения весной, а при проявлении эпифитотий - повторная обработка препаратом Альто Супер, КЭ (0,5 л/га) в фазу начала колошения.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Вострокнутов, С.А. Влияние удобрений и фунгицидов на урожайность озимой пшеницы / С.А. Вострокнутов // Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства: сборник статей II Международной научно-практической конференции. - Пенза, 2007. - С. 58-59.

2. Вострокнутов, С.А. Влияние средств химизации на урожайность и качество зерна озимой пшеницы / С.А. Вострокнутов, С.М. Надежкин // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых-Пенза, 2009. - С. 177-178.

3. Вострокнутов, С.А. Урожайность зерна озимой пшеницы при использовании удобрений на черноземе выщелоченном /С.А. Вострокнутов, С.М. Надежкин // Ресурсосберегающее земледелие на рубеже XXI века: материалы Международной научно-практической конференции - М • РГАЗУ 2009.-С. 50-53.

4. Надежкин, С.М. Влияние удобрений и фунгицидов на качество зерна озимой пшеницы / С.М. Надежкин, С.А. Вострокнутов // Ресурсосберегающее земледелие на рубеже XXI века: материалы Международной научно-практической конференции. М.: РГАЗУ, 2009, С. 170-173.

5. Надежкин, С. М. Совершенствование технологии выращивания озимой пшеницы в Поволжье / С. М. Надежкин, С. А. Вострокнутов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2011. - N 2. - С. 38-39.

Подписано в печать 24.05.12. Объем 1,04 усл. п.л. Тираж 100 экз.

___Заказ № 42.____

Отпечатано с готового оригинал-макета в мини-типографии. Свидетельство № 5551. 440600, г. Пенза, ул. Московская, 74.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Вострокнутов, Сергей Александрович, Пенза

61 12-6/430

Министерство сельского хозяйства РФ ФБГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Вострокнутов Сергей Александрович

УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.01- общее земледелие, растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель доктор биол. наук, профессор Надежкин С.М.

Пенза, 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7

1.1 Влияние удобрений на формирование урожайности озимой пше- 7

ницы

1.2 Эффективность средств защиты растений при выращивании ози-

13

мои пшеницы

1.3 Влияние удобрений и фунгицидов на качество зерна пшеницы 32 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 3 8

2.1 Характеристика природных условий зоны 3 8

2.2 Почвы 44

2.3 Место проведения, схема опыта и методики лабораторных иссле- 45

дований

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 50

3 ОСОБЕННОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В 50 ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УДОБРЕНИЙ И ФУНГИЦИДОВ

3.1 Рост и развитие растений озимой пшеницы 50

3.2 Влияние уровня минерального питания на полевую всхожесть и 54

зимостойкость растений

3.3 Фотосинтетическая деятельность озимой пшеницы в зависимости 58 от применения удобрений и фунгицидов

4 РАЗВИТИЕ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ БОЛЕЗНЕЙ В ПОСЕВАХ 73 ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

4.1 Динамика распространения и развития болезней в посевах озимой 73 пшеницы

4.2 Влияние фунгицидов и удобрений на распространение и развитие 77 болезней озимой пшеницы

5 УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ 82 ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ И ФУНГИЦИДОВ

5.1 Формирование агроценоза озимой пшеницы при использовании 82 удобрений и фунгицидов

5.2 Урожайность озимой пшеницы при использовании удобрений и

87

фунгицидов

5.3 Моделирование процессов формирования урожая озимой пшеницы 93 6. КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ 103 ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ И ФУНГИЦИДОВ

6.1. Формирование качества зерна пшеницы 103

6. 2 Взаимосвязь показателей качества зерна пшеницы 113

7. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 117 УДОБРЕНИЙ И ФУНГИЦИДОВ

ВЫВОДЫ 119

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 122

ЛИТЕРАТУРА 123

ПРИЛОЖЕНИЕ 150

/

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В решении проблемы продовольственной безопасности Российской Федерации самообеспечение зерном занимает главенствующее положение. Согласно Доктрине продовольственной безопасности РФ, Россия должна обеспечивать себя зерном на 95 %. Особая роль в получении качественного питательного зерна принадлежит пшенице. Она почти на одну треть обеспечивает суточную потребность организма человека в энергетическом материале и почти на одну четверть - в белковых веществах.

Озимая пшеница - важнейшая продовольственная культура, занимающая значительный удельный вес в структуре зернового клина Средневолж-ского региона Российской Федерации. Она отличается высокими урожаями зерна при хорошем его качестве. Биоклиматический потенциал определяет урожай озимых в лесостепной зоне Поволжья в 4,0 т/га (Интенсивные технологии..., 1986)

Одним из факторов, обеспечивающих стабильное производство высококачественного зерна озимой пшеницы в лесостепи Среднего Поволжья, является разработка адаптивных элементов технологии новых сортов применительно к почвенно-климатическим ресурсам региона. При этом особую важность приобретают режимы минерального питания и защита растений от болезней, которые, главным образом, определяют величину и стабильность урожаев (Чулкина и др. 2008).

В связи с этим, актуальным является изучение комплексного воздействия технологических приемов (норм и сроков применения удобрений, фунгицидов) на зимостойкость, урожайность и качество озимой пшеницы.

Цель исследований - установить эколого-биологические закономерности формирования агроценоза посевов озимой пшеницы в зависимости от удобрений и использования фунгицидов и разработать эффективные элементы технологии ее возделывания, обеспечивающие хорошую перезимовку, повышение урожайности и качества зерна в условиях лесостепной зоны Среднего Поволжья.

Для достижения поставленной цели поставлены следующие задачи:

- определить влияние удобрений и фунгицидов на осеннее развитие и зимостойкость растений озимой пшеницы, рост и развитие в весенне-летний период;

- выявить особенности динамики развития основных болезней озимой пшеницы и проанализировать возможности ее регуляции в условиях лесостепи Среднего Поволжья;

- установить характер влияния удобрений и фунгицидов на урожайность озимой пшеницы и элементы ее структуры;

- выявить влияние удобрений и фунгицидов на качество зерна озимой

пшеницы;

- дать биоэнергетическое обоснование выращиванию озимой пшеницы при использовании удобрений и средств защиты растений.

Научная новизна. Применительно к почвенно-климатическим условиям лесостепи Среднего Поволжья в результате комплексных исследований путем изучения различных норм и сроков использования минеральных удобрений и фунгицидов разработаны приемы реализации продуктивного потенциала озимой мягкой пшеницы сорта Московская 39. Выявлены особенности формирования урожайности под влиянием удобрений и фунгицидов. Определены закономерности формирования технологических и биохимических показателей качества зерна пшеницы в зависимости от использования минеральных удобрений, фунгицидов и погодных условий. Установлены корреляционно-регрессионные зависимости между показателями продуктивности озимой пшеницы.

Практическая значимость. Предложены сельскохозяйственному производству адаптивные, энергетически обоснованные технологические приемы возделывания, позволяющие управлять формированием устойчивых агроценозов озимой пшеницы и получать высокую, энергетически оправданную урожайность. Внедрение научных разработок в практику обеспечит рост урожайности до 5 т/га и получение зерна с повышенным содержанием в нем

белка и клейковины.

Основные положения, выносимые на защиту:

- приемы технологии возделывания озимой пшеницы сорта Московская 39, основанные на управлении продукционным процессом путем использования научно-обоснованной системы применения удобрений и фунгицидов;

- особенности формирования зерновой продуктивности озимой пшеницы в зависимости от приемов возделывания;

- влияние удобрений и фунгицидов на технологические свойства зерна;

- энергетическая эффективность использования удобрений и фунгицидов при возделывании озимой пшеницы.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались на II Международной научно-практической конференции «Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства» (Пенза, 2007), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России» (Пенза, 2009), Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающее земледелие на рубеже XXI века» (Москва, 2009).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в пяти научных работах, одна из которых в издании по перечню, рекомендованному

ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 149 страницах компьютерного текста, состоит из введения, семи глав, выводов, предложений производству, включает 31 таблицу, 22 рисунка и 23 приложения. Список литературы содержит 285 наименований.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Влияние удобрений на формирование урожайности

озимой пшеницы

Биологический потенциал современных сортов озимой пшеницы, даже в опытных условиях, реализуется не в полной мере и в достаточной степени еще не изучен. Повышение плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур должно базироваться как на зональных технологиях земледелия, так и высокопродуктивных сортах зерновых культур, приспособленных к местным почвенно-климатическим условиям (Айтпаева, 2000; Медведев, Михайлов, 2000; Лазарев, 2000; Абдуллаев и др., 2001; Рыбалкин и др., 2001). Эффективное использование в производстве сортового потенциала зерновых культур является существенным резервом увеличения валовых сборов зерна. Для того, чтобы в действительности реализовать эту возможность необходимо разрабатывать сортовую агротехнику (Бровкин, 1990, 2008).

Многие сорта сельскохозяйственных культур существенно отличаются друг от друга продолжительностью вегетации, требованиями к теплу, влаге, плодородию почв. Наука и передовой опыт производства показывают, что без применения сортовой агротехники невозможно использование потенциальных возможностей высокопродуктивных сортов (Державин, 1992; Васильева, 2003).

Вопрос об определении понятия «потенциальная продуктивность» сорта является довольно сложным. Большинство исследователей вкладывают в это понятие максимальный или потенциально возможный урожай, который может обеспечить данный сорт (Тооминг, 1977).

Следует иметь в виду, что сорта интенсивного типа не могут проявить свои преимущества при обычной агротехнике. Они требуют тщательного соблюдения комплекса агротехнических мероприятий, повышенного внимания к обеспечению хорошей перезимовки, использования оптимальных доз ми-

неральных удобрений и т.д. Только в этом случае раскрывается их сортовой потенциал. Климашевский Э. Л. (1984) отмечает, что современные сорта должны давать большую отдачу от удобрений, т. е. обладать повышенным коэффициентом использования удобрений (КИУ). Резкое повышение КИУ принадлежит эффекту взаимодействия сорта и удобрения. С совершенствованием агротехники сортов интенсивного типа пластичных и зимостойких, озимая пшеница становится важным резервом повышения урожайности и валовых сборов зерна (Айдиев и др., 2006; Нечаев, Гортлевский, 2002; Лазарев, Старикова, 2003).

Адаптивная технология возделывания способствует раскрытию потенциала продуктивности сорта, улучшению качества зерна, компенсирует негативные свойства, которые не удалось устранить в ходе селекции. Агротехника в значительной мере стирает границы природных зон, улучшает режим влажности, выбором оптимальных сроков посева ставит растения в более выгодные термические условия, изменяет характер почвенного питания, то есть уменьшается зависимость культурных растений от неблагоприятных естественных факторов (Алтухов, 1994; Алабушев, 2004, Саранин, 1973; Поту-шанский и др., 2003, Гайсин, 1989).

Ремесло В. Н. (1970), Федоров Н. И. (1980), Коровин А. И., Мамаев Е.В. (1976) отмечают, что каждому сорту присущи свои определенные биологические свойства, в том числе и реакция на условия произрастания. Поэтому лучшие результаты при выращивании культуры можно получить только тогда, когда по-настоящему будет внедрен комплекс мероприятий сортовой агротехники, обеспечивающий максимальное использование потенциальных возможностей сорта. Это означает, что для каждого сорта необходима своя агротехника, так как вследствие хозяйственно-биологических различий разные сорта требуют дифференциации некоторых приемов возделывания (Пухальский, Ваулин, 1986; Иванова, 1989; Амелин, Азарева, 2002; Ильина, 2003; Рогожкина, 2006; Синягин, 1968; Яговенко, 1995).

Большое влияние на кущение зерновых культур оказывают условия

минерального питания, особенно доступность азота. По данным опытов Ат-трашковой Н.А. (1980), наибольшую кустистость обеспечивает внесение азотных удобрений или азота с фосфором. В начале кущения решающее влияние оказывает азот, а в конце процесса для формирования продуктивных стеблей необходимы азот и фосфор. В этот период на обеспеченность растений азотом влияют степень его вымывания из почвы в течение зимы и условия высвобождения из почвенных запасов (Жуков, 1994). Для эффективного использования азота почвенных запасов необходимо достаточное количество почвенной влаги (Гулянов, 2004). Высокой кустистости можно ожидать, когда 20 % годовой суммы осадков выпадает осенью, в противном случае засуха существенно ограничит процесс кущения (Жуковский, 1957; Захаров, 1984; Удовенко, Смирнов, 1986; Зеленский и др., 2002).

Урожайность озимой пшеницы и качество зерна в значительной мере зависят от обеспеченности растений элементами питания на протяжении всей вегетации. Данные научно- исследовательских учреждений различных регионов и достижения передовых хозяйств показывают, что при научно обоснованной системе удобрений во многих почвенно-климатических зонах можно получать по 6,0-8,0 т зерна с 1 гектара, то есть урожаи, близкие к потенциальным возможностям, заложенным в сортах (Городний и др., 1996; Лебедева и др., 1995; Никитишен, 1984; Панников, 1980; Панников, Минеев, 1987).

Кулаковская Т. Н. (1990), Климашевский Э. Л. (1991), Вьюгина Г. В., Вьюгин С. М. (2005), Войтович с соав. (2002) отмечают, что в результате применения удобрений прирост урожайности зерновых культур достигает 40-50 %.

Возделываемые в настоящее время сорта озимой пшеницы интенсивного типа отличаются повышенными требованиями к условиям минерального питания и только при полном и сбалансированном обеспечении питательными веществами в состоянии формировать высокие урожаи (Войтович, Лобо-да, 2005; Ягодин и др., 2002; Шатилов и др. 2004; Морозова, 1965; Терехова, 1980). Михайлов А., Ревина М. (2001), Войтович Н. и др. (1998), Огарев В.Ф.

(1969) подтверждают, что только на полях с высокой обеспеченностью элементами питания формируется высококачественное зерно

Озимая пшеница одна из наиболее требовательных к плодородию почвы культур, что обуславливается слабой способностью ее корневой системы усваивать элементы питания из труднодоступных соединений и относительно большим выносом их из почвы. На 1 т зерна с соответствующим количеством соломы озимая пшеница на черноземах в среднем выносит из почвы: азота-30-35 кг; фосфора-10-13 кг и калия-20-30кг (Пруцков, 1976; Беденко,

1980; Огарев, 1972).

В питательном режиме озимой пшеницы важное место занимает азот. Азот, как ведущий фактор ростовых процессов, способствует появлению дружных всходов, хорошо раскустившихся растений с мощной корневой системой. Усвоение азота растениями - динамический процесс. Один из наиболее важных факторов, влияющих на усвоение азота - условия произрастания (Исмагилов, 1997; Безуглова, 2000; Карпова, 2005).

Максимальное потребление азота приходится на фазы кущения - выход в трубку - начало стеблевания (Никитин и др., 1988; Занина, 2002). В этот межфазный период содержание азота в растениях достигает 4,5-6,0 % в расчете на сухое вещество. По мере развития растений происходит постепенное относительное уменьшение в них азота, и, к фазе полной спелости, оно снижается до 1,3 % (Бородин и др., 1979).

Внесение азотных удобрений в начале возобновления весенней вегетации способствует регенерации поврежденных и ослабленных зимой побегов и возобновлению кущения весной, если осенью не было для этого условий. Весенняя подкормка по мерзлоталой почве сказывается, в конечном итоге, на густоте продуктивного стеблестоя. По Ф. М. Куперман (1969) этот агроприем приходится на третий этап органогенеза и способствует увеличению числа сегментов и колосков в колосе. Подкормка положительно влияет на весенне-летнюю вегетацию, особенно на неудобренных посевах. Прибавка урожая от этого агроприема весьма значительна и превышает все дополнительные рас-

ходы (Федосеев, 1979; Ковырялов, 1986).

При внесении азотных удобрений в начале выхода растений в трубку (IV этап органогенеза - псевдостебель сильно поднят, появляется первый стеблевой узел), повышается сохранность колосоносного стеблестоя. Внесение азота в период формирования последнего листа, когда колос в пазухе набух, но еще не появился, и до окончания колошения (V - VIII этапы органогенеза) способствует росту озерненности колоса, увеличению массы 1000 зерен и повышению качества зерна (Фолтын, 1986; Никитин Ю. А. и др., 1988). Не менее важно оптимальное азотное питание в период колошения -налива зерна, когда происходит интенсивный синтез белков в формирующейся зерновке (Минеев и др., 1980).

Наумкин В. Н. и др. (2002) отмечают, что особое внимание следует уделить оптимизации минерального питания. Для получения высококачественного зерна азотные удобрения необходимо вносить дробно: кроме основного внесения, необходимо проводить 2-3 подкормки весной - летом следующего года, причем последняя подкормка - некорневая, для чего применяют 30 %-ный раствор мочевины из расчета 30-35 кг/га (Ториков, 1986).

Минеев В. Г. (1973) указывает на особо важное значение в биохимических процессах набухающей зерновки и проростка пшеницы фосфорной кислоты.

Фосфорное голодание в раннем возрасте нарушает метаболизм органических веществ, в частности синтез аминокислот, что не может быть в дальнейшем исправлено более поздним внесением фосфорных удобрений (Жур-бицкий, 1963; Тимергалиев и др., 2003; Чичкин, 2003). Растения озимой пшеницы, не получившие в первые дни жизни фосфорное питание не выколаши