Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние возрастающих доз азотного удобрения на урожайность, качество и фитосанитарное состояние посевов яровой пшеницы в северо-восточной части Центрально-Черноземной зоны

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние возрастающих доз азотного удобрения на урожайность, качество и фитосанитарное состояние посевов яровой пшеницы в северо-восточной части Центрально-Черноземной зоны"

005051672

На правах рукописи

ЛАВРИНОВА Татьяна Сергеевна

ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТАЮЩИХ ДОЗ АЗОТНОГО УДОБРЕНИЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ, КАЧЕСТВО И ФИТОСАНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОСЕВОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ

Специальность 06.01.04. — агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

11 АПР 2013

Москва 2013

005051672

Работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова Россельхозакадемии.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Афанасьев Рафаил Александрович

Официальные оппоненты: Шафран Станислав Аронович

доктор сельскохозяйственных наук, ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова, заведующий лабораторией оценки эффективности минеральных удобрений в основных природно-климатических зонах страны

Верниченко Игорь Васильевич

доктор биологических наук, профессор, Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, кафедра агрономической, биологической химии и радиологии, профессор

Ведущее учреждение: ФГБОУ ВПО Мичуринский государственный

аграрный университет

Защита диссертации состоится »апреиА^2013 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 00б7029.01 при ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова Россельхозакадемии: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 31а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова

Автореферат разослан «<SSj> lUXLpfricu 2013 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного совета. Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 31а, учёному секретарю диссертационного совета. E-mail: dissovet_vniia@mail.ru

Ученый секретарь диссертационного совета

Никитина Любовь Васильевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Центральное Черноземье является одной из важнейших производящих сельскохозяйственных зон России, основными важнейшими задачами для нее остается повышение производства продовольственного зерна, в том числе яровой пшеницы, кормов и другой продукции при одновременном воспроизводстве плодородия почвы (Арзыбов, 2001). Пшеница как продовольственная культура возделывается в большинстве стран мира. Ценность ее заключается в высоком качестве пшеничного хлеба. По вкусу, питательности и переваримости он превосходит хлеб из муки всех других зерновых культур.

Современное сельскохозяйственное производство интенсивного направления предполагает использование минеральных удобрений, пестицидов, химических мелиорантов, микроэлементов с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур. При интенсивной технологии возделывания яровой пшеницы необходимо наиболее полно реализовать потенциальные возможности этой культуры в формировании высоких урожаев с хорошим качеством зерна. Для этого необходимо соблюдать следующие условия: стимулировать рост растений за счет внесения удобрений, применять регуляторы роста и средства защиты растений для борьбы с сорняками, вредителями и болезнями (Ломако, 2003).

Наряду с увеличением продуктивности посевов не менее актуальной проблемой является качество пшеничного зерна, поскольку его повышение равнозначно дополнительному производству продукции. Сложившийся диспаритет цен на промышленную и сельскохозяйственную продукцию, резкое снижение обеспеченности материально - техническими ресурсами, падения плодородия почв и рост их деградации, сокращение применения удобрений и средств защиты растений привели к нарушению технологий возделывания, изменению структуры посевных площадей, снижению урожайности и валовых сборов, ухудшению качества зерна. Низкое содержание белка и клейковины в зерне пшеницы обусловлено уменьшением внесения азотных удобрений, слабой защитой растений от болезней и вредителей и т.д. (Тимергалиев, Хакимов, Глотова, 2010). Проблема качества зерна имеет и свой экономический аспект, так как зерно пшеницы дает повышенный выход муки и хлеба, что приводит к снижению расхода зерна.

Современные прогрессивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур должны обеспечивать получение высоких урожаев с хорошим качеством продукции при условии повышения плодородия почв или поддержания его на достигнутом уровне. Вместе с тем, в условиях северовосточной части Центрального Черноземья недостаточно изученными остаются вопросы интегрированного применения агрохимических средств, направленные на интенсификацию технологий возделывания яровой пшеницы в этом регионе.

Цель исследований. Повышение эффективности применения азотных удобрений при выращивании яровой пшеницы на выщелоченном средне-

гумусированном слабосмытом черноземе с использованием средств химической защиты растений. Задачи исследований:

1. Выявить влияние возрастающих доз азотного удобрения на урожайность яровой пшеницы.

2. Установить эффективность дифференцированного применения азотного удобрения под яровую пшеницу с учетом агрохимических свойств почвы.

3. Изучить биометрические показатели растений по фазам их развития в течение вегетационного периода.

4. Выявить практическую применимость метода изолированных хлоропластов в полевых условиях.

5. Определить структуру урожая, его качество и биохимический состав.

6. Оценить влияние удобрений на фитосанитарное состояние агроценоза яровой пшеницы.

7. Дать энергетическую и агроэкономическую оценку эффективности азотных удобрений, применяемых на посевах яровой пшеницы в комплексе с современными средствами защиты растений.

Научная новизна. В связи с тем, что в условиях северо-восточной части ЦЧЗ яровая пшеница возделывалась в основном как страховая культура, поскольку основные посевы зернового продовольствия представляет озимая пшеница, исследования по минеральному питанию яровой пшеницы проводились в крайне ограниченных масштабах. Нашими исследованиями выявлено, что основным фактором повышения урожайности и качества зерна яровой пшеницы в условиях северо-восточной части ЦЧЗ служит интегрированное применение удобрений и современных пестицидов, что ранее не было в достаточной степени обосновано научными исследованиями.

Впервые для данного региона определена зависимость распространения различных видов сорных растений и болезней от доз азотных удобрений и погодных условий. Также впервые изучено влияние дифференцированного применения азотного удобрения на посевы яровой пшеницы, дана оценка применения метода изолированных хлоропластов для определения потребности яровой пшеницы в различных элементах питания.

Основные положения, выносимые на защиту:

- Влияние азотного удобрения на урожайность, структуру урожая и качество яровой пшеницы.

- Зависимость фитосанитарного состояния посевов яровой пшеницы от возрастающих доз азотного удобрения (на фоне РК).

- Формирование фотосинтетического аппарата яровой пшеницы в условиях интегрированного применения удобрений и пестицидов.

- Эффективность дифференцированного применения азотного удобрения (на фоне РК).

- Оценка метода диагностики минерального питания растений по реакции изолированных хлоропластов (реакция Хилла).

- Энергетическая и агроэкономическая эффективность применения азотного удобрения под яровую пшеницу.

Практическая значимость работы состоит в том, что проведенные исследования по применению возрастающих доз азотных удобрений под яровую пшеницу позволили получить в разные по агрометеорологическим условиям годы при оптимальных дозах (в среднем N120 кг/га д.в.) урожайность от 2,6 до 5,28 т/га зерна. Получаемая зерновая продукция по своему качеству пригодна для продовольственных целей. В связи с этим разработаны практические предложения, которые могут быть использованы при возделывании яровой пшеницы в северо-восточной части Центрального Черноземья.

Личный вклад автора. В основу работы положены собственные исследования автора за 2010-2012гг. Соискатель принимал непосредственное участие в разработке программы опытов, самостоятельно проводил наблюдения в полевых и лабораторных условиях, анализировал и обобщал экспериментальные данные.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований докладывались на Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» (Санкт-Петербург, 2011), 45-й международной конференции молодых ученых и специалистов «Применение средств химизации для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур» (Москва, ВНИИА, 2011), Всероссийской научно-практической конференции «Роль селекции в формировании агротехнологий для обеспечения стабильного производства зерна в условиях меняющегося климата» (Воронеж, НИИСХ, 2011), Международной научно - практической конференции «Научное обеспечение устойчивого развития сельскохозяйственного производства в условиях изменяющегося климата» (Тамбов, НИИСХ, 2012), 46-й научной конференции молодых ученых, докторантов, аспирантов и соискателей степеней доктора и кандидата наук «Эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (Москва, ВНИИА, 2012). По материалам диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 1 работа в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ для публикации результатов исследований соискателями ученых степеней.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методического раздела, пяти глав экспериментальной части, выводов, предложений производству и приложений. Список литературы включает 255 наименований, в том числе 15 на иностранных языках. Материал диссертации изложен на 154 страницах машинописного текста, включает 37 таблиц и 25 рисунков в тексте и 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объекты, методы и условия проведения исследований

Изучение влияния возрастающих доз азотного удобрения на урожайность, качество и фитосанитарное состояние посевов яровой пшеницы

проводили в 2010-2012 гг. на опытном поле Среднерусского филиала Тамбовского НИИСХ в лаборатории защиты растений.

Почва опытного участка — чернозем выщелоченный среднегумусирован-ный слабосмытый, обладающий следующей агрохимической характеристикой (табл. 1).

Таблица 1

Агрохимическая характеристика почвы опытного участка

№ п/ п Год отбора о" 5? 2? ¿г PHkci Нг, мг-экв. на 100 г почвы Содержание, мг/кг почвы

Nrophcíi. Р2О5 к2о NH4+ N03"

1 2009 6,3 5,0 5,85 113,3 46 97 7,9 3,9

2 2010 7,1 5,1 5,62 134,5 49 111 6,8 5,9

3 2011 5,9 4,8 7,31 119,7 43 68 3,4 4,1

Ср. 6,4 5,0 6,26 122,5 46 92 6,0 4,6

Схемы опытов: Опыт I:

• 1 - контроль -1 (без применения удобрений и пестицидов)

• 2 - контроль -2 (без применения удобрений)

• 3 - фон (PeoKeo)

• 4 - фон + N30

• 5 - фон + N6o

• 6 - фон + N90

• 7 - фон + N120

• 8 - фон + Njso

• 9 - фон + Niso Повторность опыта: 5-кратная

Опыт II:

1 - контроль

2 — фиксированное внесение азотных удобрений (усредненной по делянкам опыта дозой)

3 - дифференцированное внесение азотных удобрений (с учетом обеспеченности почвы делянок опыта хцелочногидролизуемым азотом) Повторность вариантов: 10-кратная.

Размещение вариантов в опытах рендомизированное, площадь учетной делянки в 10 м2.

Удобрения вносили однократно перед посевом, кроме контрольного варианта - 1 и 2. Использовали комплекс удобрений в виде двойного суперфосфата, калийной соли, аммиачной селитры. Посев осуществляли по технологии, рекомендованной для возделывания яровой пшеницы сеялкой СКС — 6 — 10 в агрегате с трактором Т-16. В опытах высевали яровую пшеницу сорта

Прохоровка, разновидность лютесценс. Норма высева семян 2,5 ц/га. Семенной материал обрабатывали протравителем Дивиденд Стар, 1л/т, а растения - в фазу кущения - начало трубкования смесью гербицидов Дианат + ТТ (0,15 л/га + 0,01 кг/га), в фазу колошения - фунгицидом Альто Супер 0,5 л/га. Растения во время вегетации обрабатывали с помощью ОПР - 10 (опрыскиватель пневматический ранцевый).

Учет болезней проводили в фазы: кущение - трубкование, флаговый лист, колошение, молочно-восковая спелость. Учет сорняков - перед обработкой, спустя 30 дней после обработки и перед уборкой. Учет урожая проводили путем сплошной уборки и обмолота каждой делянки комбайном «Хеги».

Годы исследований различались между собой по влагообеспеченности: сумма осадков в 2010 году была самой низкой (556 мм), а в 2011-2012 гг. - на уровне среднемноголетнего значения. Температурные данные в годы исследований за вегетационный период были выше среднемноголетних показателей. По значению гидротермических коэффициентов (ГТК по Селянинову) 2010 год следует отнести к наиболее засушливому, а 2011-2012 гг. — к достаточно увлажненным. Проведение исследований в годы с различными погодными условиями позволило дать более объективную оценку влияния азотных удобрений на возделывание яровой пшеницы в северо-восточной части ЦЧЗ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние возрастающих доз азотного удобрения на фотосинтетический аппарат яровой пшеницы

Основной показатель, характеризующий состояние посевов с точки зрения их фотосинтетической деятельности, - развитие площади листовой поверхности. Исследования показали, что в варианте опыта 1 без применения удобрений обработка пестицидами способствовала увеличению площади листьев по всем фазам развития растений (рис. 1).

В среднем за 3 года (2010 - 2012 гг.) за счет применения пестицидов площадь листьев яровой пшеницы увеличилась в 1,1-1,2 раза. Внесение только фосфорно-капийных удобрений (на фоне применения ХСЗР) повысило площадь листьев по сравнению с контролем-2 в среднем на 11%. Наибольшая площадь ассимиляционной поверхности листового аппарата яровой пшеницы отмечена при внесении повышенных доз азотного удобрения (на фоне РК). Внесение №К совместно с применением пестицидов способствовали увеличению фотосинтетического потенциала посевов культуры и позволили сформировать высокий и устойчивый во времени фотосинтетический аппарат растений, что особенно характерно для вариантов с внесением повышенных доз азота.

В фазу молочно-восковой спелости зерна наибольшая площадь листьев отмечалась в варианте с И^оР«!^: в 2010 году - 53,8 тыс. м2/га, в 2011 - 26,2 тыс. м2/га, в 2012 - 47,1 тыс. м2/га. Теснота связи площади листовой поверхности с возрастанием доз азотного удобрения по годам исследований

характеризовалась следующими коэффициентами корреляции, отражающими связь фактических данных с теоретически рассчитанными: 0,987, 0,981, 0,976, соответственно. При этом развитие листового аппарата в значительной мере зависело от условий увлажнения вегетационных периодов, особенно в наиболее засушливом 2010 г. (рис. 2). Коэффициент парной линейной корреляции между количеством осадков в апреле, мае и июне 2010 г. с измеренной в соответствующие фазы развития растений площадью листовой поверхности составил г = 0,99.

Рис. 1. Динамика площади листовой поверхности яровой пшеницы в опыте № 1 (тыс. м2/га). Условные обозначения: ряд 1 - контроль-1 (без применения удобрений и пестицидов), ряд 2 - контроль-2 (без применения удобрений + пестициды).

апрель/май май/июнь июнь/июль

□ Ряд1 0 Ряд2

Рис. 2. Зависимость площади листьев яровой пшеницы в опыте №1 от количества осадков в период вегетации. Условные обозначения: ряд 1 - осадки (мм), ряд 2 - площадь листьев (м2/га).

Диагностика минерального питания растений по фотохимической активности хлоропластов

Диагностика минерального питания растений яровой пшеницы ежегодно проводилась с использованием фотометрического прибора «Аквадонис». В этих целях разбавленные жидкостью суспензии хлоропластов, выделенных из листьев испытуемых растений варианта Ы6оРбоК6о опыта №1 в фазу кущение-трубкование, помещали в кюветы прибора с добавлением в каждую кювету одного из 14 веществ с элементами питания растений, а также химически активного красителя, включая контрольную кювету. При кратком облучении суспензии световым потоком, хлоропласты, в зависимости от обеспеченности вегетирующих растений различными элементами питания или повышали фотосинтетическую активность с выделением в суспензию растворенного кислорода при исходном недостатке для испытуемых растений этих элементов (реакция Хилла), или не реагировали положительно на их внесение. По интенсивности обесцвечивания красителя кислородом фотометрически должна была диагностироваться обеспеченность яровой пшеницы теми или иными элементами питания. По результатам измерений прибора строился график обеспеченности элементами питания испытуемых растений, по которому определялся оптимум, недостаток или избыток по каждому из определяемых элементов.

Исследованиями выявлено, что в разные дни одной и той же фенофазы растения испытывали то недостаток, то избыток какого-либо из определяемых элементов. В 2011 г. в варианте М60РбоК6о в фазу кущение - трубкование яровой пшеницы в первый день исследований был установлен недостаток калия, бора, железа и молибдена (рис. 3).

600 500 400 300 200 100 0

-100 -200

□1 день ш2 день

I

N Р КБ К СI Сз Мд

Си 1п Мп Ре М о Со J

Рис. 3. Потребность яровой пшеницы в элементах питания в варианте М60Р()оКбо в 2011 г. (фаза кущение - трубкование)

В последующие 2 дня наблюдался то избыток, то недостаток этих элементов. В 2011 г. в течение двух последовательных дней в варианте М60РбоК<ю сначала был зафиксирован недостаток кальция, магния, бора, цинка, марганца и железа, содержание остальных элементов находилось в оптимальном значении.

Во второй день был обнаружен избыток азота, меди, цинка марганца, железа молибдена при недостатке фосфора и калия. Данные полученные в вегетационный период 2012 г. также свидетельствуют о том, что динамика последовательного измерения потребности растений в элементах питания нестабильна.

Для проверки стабильности работы самого прибора «Аквадонис» и методики диагностики минерального питания растений с его использованием в 2012 г. проведено тестовое испытание. Для этого в 14 кювет прибора поместили суспензии хлоропластов листьев растений, отобранных в двух вариантах полевого опыта №1 - на контроле-2 и варианта Ы180Р60К60. В обоих случаях в кюветы вводили только азотистое вещество. Испытания показали, что в контрольном варианте недостаток азота отмечен только в одной кювете, а в девяти кюветах - его избыток (рис. 4). В варианте Г^оРбоКбо избыток азота зафиксирован в пяти, а недостаток в девяти кюветах, и это притом, что растения данного варианта, по другим результатам исследования, не нуждались в дополнительном внесении азотных удобрений. В целом, тестирование показало, что данная методика диагностики минерального питания растений не дает устойчивых результатов и нуждается в доработке.

60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160

г|тг1

1'ПГ|

О Контроль ШN180Р60К60

NNNNNNNNNNNNNN

Рис. 4. Потребность яровой пшеницы в минеральном азоте в фазу кущение — трубкование (2012 г.)

Влияние азотных удобрений на засоренность посевов яровой пшеницы

В период вегетации пшеницы (2010-2012 гг.) было выявлено, что азотные удобрения в целом способствовали увеличению засоренности опытного участка. В принципе, данный факт является общеизвестным и связан с тем, что элементы питания удобрений используются не только культурными растениями, но и сорными. Вопрос состоял в том, какие дозы азота вызывают большую или меньшую засоренность посевов яровой пшеницы в условиях северо-восточной части ЦЧЗ, включая влияние погодных условий. В наших опытах, преобладающими видами малолетних злаковых во все годы

исследований являлись просо куриное (Echinochloa crusgalli) и щетинник зеленый (Setaria viridis). Из малолетних двудольных сорняков доминирующими оставались марь белая (Chenopodium album), щирица запрокинутая, чистец однолетний; из многолетних — осот полевой, вьюнок полевой и бодяк полевой. В засушливом 2010 г. (115 мм осадков за апрель - август) и сравнительно увлажненном 2012 г. (245 мм) в течение всей вегетации преобладали злаковые сорняки, в более влажном 2011 г. (266 мм) доминировали однолетние двудольные, в частности, марь белая. При этом наибольшая численность сорняков по всем вариантам опыта отмечена именно в 2011 году (рис. 5).

-2010 -2011 -2012

Рис. 5. Исходная (до обработки гербицидами) засоренность посевов яровой пшеницы в зависимости от влияния возрастающих доз азотного удобрения на фоне применения средств защиты растений.

Исходная засоренность посевов пшеницы в зависимости от внесения возрастающих доз азотного удобрения повышалась в направлении от контроля-2 до варианта Ы60РбоКбо, а потом снижалась. Наибольшее количество (более 200 шт./м2) злаковых сорняков в 2010 г. было зафиксировано при внесении дозы МэоРбоКбо, а в 2011г. (27 шт./м2) и 2012 г. - (90 шт./м2) - при дозе М60Р6оКбо (рис.6).

Засоренность посевов однолетними двудольными сорняками во все годы оценивалась как высокая, наибольшее количество которых было отмечено в 2011 г., где достигало 536 шт./м2 в варианте Ыз0РбоК60. В 2010 г. и 2012 г. уровень засоренности был значительно ниже и во всех вариантах не превышал 100 шт./м2.

______—

о о о О

* § 1 а <2

а. Ё £ £ £

2 т г 2 О г

Вариант опыта

- - - -2010 — — 2011 --2012 Полиномиальный (2010)

Рис. 6. Влияние возрастающих доз азотного удобрения на засоренность посевов яровой пшеницы злаковыми сорняками.

Пик засоренности многолетними двудольными на пшенице был зафиксирован в 2010 году - 84 шт./м2 при внесении Ы^РбоКбо-

Мероприятия по защите растений оказали существенное влияние на фитосанитарное состояние посевов. В зависимости от применения пестицидов количество сорняков и их биомасса значительно изменялись по вариантам опыта. На контроле-1 без гербицидов средняя численность сорняков в зависимости от года исследований изменялась в посевах пшеницы - от 61 до 133 шт./м2, а их биомасса - от 239 до 371,8 г/м2. Применение гербицидов сдерживало рост сорняков, и через 30 суток после обработки отмечалось снижение численности засоренности в опытных вариантах по отношению к контролю-1. В 2010 году количество сорняков уменьшилось на 61-80 %, в 2011 - 46,9-67,8 %, а в 2012 году - 49,2-55,7 %. Перед уборкой засоренность практически осталась на том же уровне.

По тенденциям, прослеживаемым в течение трех лет наблюдений, можно сделать вывод, что внесение азотного удобрения (на фоне РК) в средних дозах способствовало росту и развитию сорной растительности, а высокие дозы азота вследствие увеличения биомассы культурных растений задерживали развитие сорняков.

Влияние возрастающих доз азота на интенсивность поражения посевов яровой пшеницы грибными болезнями

Получение высокого и вместе с тем качественного урожая зерновых культур связано с их защитой от грибных заболеваний, среди которых особо вредоносны головневые, ржавчинные, корневые гнили и мучнистая роса.

Мучнистая роса (ЕгузгрИе ^атгтз /.5рЛгНш) — грибковое заболевание растений, вызывается различными видами микроскопических грибов —

наружных паразитов. Проявляется чаще на листьях в виде беловатого паутинистого налета, но может поражать все надземные части растений. В России заболевание распространено повсеместно, но особенно вредоносно на Северном Кавказе, в Поволжье, ЦЧР, Уральском и Волго-Вятском регионах.

В наших опытах интенсивность поражения яровой пшеницы мучнистой росой в течение вегетационного периода, в опыте с возрастающими дозами азота за три года исследований находилась в депрессивном состоянии (0,35,9%). При внесении возрастающих доз азотного удобрения интенсивность поражения культурных растений увеличивалась пропорционально возрастающим дозам азота и в варианте с Ы18оРбоК6о в среднем составляла 1,6% по сравнению с 0,06 % на контроле -2 (табл. 2).

Пиренофороз / желтая пятнистость (Drechlera tritici-repentis). В последние годы из-за благоприятных для заражения погодных условий частота проявления этой болезни и величина наносимого ею ущерба значительно возросли. Интенсивность поражения яровой пшеницы сорт Прохоровка пиренофорозом (желтой пятнистостью) в контрольном варианте за 2010-2012гг. в течение вегетации стабильно повышалась до колошения-цветения (12,0%), в фазу молочной спелости произошло уменьшение поражения в 1,5 раза. Максимальное значение развития болезни в среднем за три года исследований, отмечено в контрольном варианте без применения пестицидов в фазу колошение-цветение (7,9%). Повышение доз азота на фоне РК и химических средств защиты растений (ХСЗР) увеличивало пораженность посева пшеницы пиренофорозом с 1,1% на контроле-2 до 4,1% в варианте с максимальной дозой азота.

Септориоз листьев (Septoria tritici) является одной из наиболее экономически значимых болезней зерновых культур во всем мире. Погодные условия вегетационных периодов 2010-2012 гг. сложились неоднозначно для развития возбудителя септориоза, так как распространение и развитие болезни зависит от увлажнения и обильных осадков, поэтому в 2011 и 2012 гг. теплая весна с затяжными дождями благоприятствовала развитию септориоза, в итоге интенсивность поражения возбудителем возрастала до конца вегетации по всем вариантам. Максимальной интенсивность поражения инфекцией - до 20,0% по всем фазам развития растений была отмечена в варианте без применения удобрений и средств защиты растений. Применение удобрений на фоне ХСЗР повышало пораженность посевов пшеницы с 5,5% на контроле-2 до 10,1% в варианте N18oP6oK6o-

Бурая ржавчина (Puccinia recondite) среди большого числа заболеваний пшеницы является наиболее распространенной и вредоносной. В наших опытах формирование фитосанитарной ситуации относительно бурой листовой ржавчины в значительной степени зависело от погодных условий и обработки химическими средствами защиты растений. За годы исследований степень поражения посевов пшеницы бурой ржавчиной в фазу молочной спелости зерна была в целом незначительной, хотя без обработки фунгицидами она составила 10,6%. В вариантах с внесением удобрений на фоне пестицидной обработки этот показатель был незначителен. При этом в защищенных посевах при низких

дозах азотного удобрения пораженное™ растений бурой ржавчиной практически не наблюдалось, однако в вариантах N90-i8o заболеваемость их возросла до 0,15%.

Гелъминтоспориозная корневая гниль (возбудитель Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem.) и фузариозная корневая гниль (возбудитель Fusarium culmorum) на зерновых злаках распространена во многих районах возделывания пшеницы. Характерные признаки болезни — поражение первичных и вторичных корней подземного междоузлия, эпикотиля и основания стебля, в результате чего наблюдаются гибель всходов, отмирание продуктивных стеблей и бело-колосостъ. Заболевание наиболее вредоносно в сухие годы, так как больные корни утрачивают способность поглощать воду и растения начинают испытывать дефицит влаги. Обработка семян протравителем Дивиденд Стар в варианте контроль-2 по сравнению с контролем-1 снизила поражение растений пшеницы корневыми гнилями в 3 раза. Применение возрастающих доз азота повысило заболеваемость пшеницы с 0,8% на контроле-2 до 2,1% в варианте N180P боКбо-

Таблица 2

Интенсивность поражения яровой пшеницы грибными заболеваниями в фазу молочной спелости зерна, % (2010-2012гг.)

Вариант Корневая Бурая Септориоз Желтая Мучнистая

гниль ржавчина пятнистость роса

Контроль-1 2,4 10,6 20,0 7,9 0,3

Контроль-2 0,8 0 5,5 1,1 0,06

РбоКбО 0,8 0 6,0 1,6 0,2

ЫзоРбоКбо . 1,0 0 7,3 1,6 0,2

NöoPeoKeo 1Д 0 7,2 1,5 0,3

N90P60K60 1,2 0,04 7,9 2,3 0,3

N120P60K60 1,6 0,05 8,5 2,4 0,9

N]5OP6OK6O 1,6 0,15 8,9 2,7 1,2

NigoPeoKeo 2Д 0,15 10,1 4,1 1,6

В целом, поражение посевов яровой пшеницы патогенами варьировало в зависимости от доз азотных удобрений, обработки фунгицидами, а также от агрометеорологических условий. Одни фосфорно-калийные удобрения вызывали незначительное повышение заболеваемости яровой пшеницы мучнистой росой, желтой пятнистостью и септориозом. Более высокая устойчивость растений к болезням наблюдалась в агроценозах яровой пшеницы при внесении минеральных удобрений в умеренных дозах, т.е. в вариантах N30. эоРбоКбо кг/га. Сильнее поражались растения при применении доз азотного удобрения в вариантах N120-18оРсоК6о-

Влияние возрастающих доз азотного удобрения на урожайность яровой пшеницы

Продуктивность пшеницы зависела от доз азотного удобрения (на фоне РбоКбо) и определялась условиями увлажнения. В засушливых условиях 2010г. эффективность удобрений была ниже, хотя и в этих условиях следует отметить положительную роль повышенного азотного питания. В среднем за 2010-2012 гг. урожайность культуры увеличивалась пропорционально дозам азота и в варианте с Н180РбоКбо составила 4,5 т/га. Средние за три года прибавки от применения комплекса удобрений с пестицидами составили 4,7-49,5% (рис.7, табл. 3).

Контроль-2 Р60К60

№орбокбо ыэорбокбо мгорвокео мгорбокео швогеокбо Варианты опыта

Рис. 7. Зависимость урожайности яровой пшеницы от возрастающих доз азотного удобрения, в среднем за 2010-2012 гг.

Урожайность яровой пшеницы (2010-2012 гг.)

Таблица 3

№ Вариант Урожайность, т/га Прибавка

2010г. 2011г. 2012г. Среднее т/га %

'Н11 Контроль-1 1,61 3,71 1,58 2,30

2 Контроль-2 2,37 4,02 2,64 3,01 0,71 30,9

3 РбоК60 1,89 4,02 2,70 2,87 - -

4 ^оРбоКво 2,22 4,03 3,20 3,15 0,14 4,7

5 ЫбоРбоКво 2,48 4,26 4,24 3,66 0,65 21,6

6 ^оРбоКбо 2,54 4,46 4,85 3,95 0,94 31,2

7 ^шРбоКбО 2,60 4,48 5,28 4,12 1,11 36,8

8 ^5оРб<)КбО 2,68 4,52 5,69 4,30 1,29 42,9

9 ИшРбоКбо 2,78 4,56 6,17 4,50 1,49 49,5

НСР05 0,40 0,53 0,33 0,42

Оптимальная доза удобрений - МшРбоКво дала достоверную прибавку урожайности 1,11 т/га. Дальнейшее увеличение доз азота не привело к достоверному повышению урожайности яровой пшеницы.

Внесение дифференцированного и фиксированного комплекса удобрений также способствовало увеличению урожайности яровой пшеницы в сравнении с контролем в среднем за годы исследований на 29,2-31,5% (табл. 4). Но между дифференцированным и фиксированным приемами внесения удобрений была отмечена лишь незначительная разница в урожайности, которая по годам исследований составляла 0,07 т/га и статистически была недостоверной.

Таблица 4

Урожайность яровой пшеницы при разных способах применения азотных удобрений (2010-2012 гг.)

№ Вариант Урожайность, т/га Прибавка,

2010г. 2011г. 2012г. Среднее т/га %

п^п Контроль 2,30 3,90 2,64 2,95

2 Фиксиров. 2,48 5,00 3,95 3,81 0,86 29,2

3 Дифференц. 2,56 5,07 4,02 3,88 0,93 31,5

НСР05 0,26 0,47_ 0,63 0,45

Влияние азотного удобрения на структуру урожая яровой пшеницы Анализ структуры биологического урожая в зависимости от уровня минерального питания в годы исследований выявил, что азотные удобрения (на фоне РК) оказали значительное влияние на такие показатели структуры урожая яровой пшеницы, как количество продуктивных стеблей и массу 1000 зерен. Применение повышенных доз азота (^¡мвоРбоКбо) в комплексе с пестицидами в среднем за годы исследований в сравнении с контролем-2 (34,8г) привело к увеличению массы 1000 зерен на 1,1-4,2 г. Максимальным (42,8-44,0 г) этот показатель был в 2011г., а в вариантах ЫзоРбоКбо и М60РбоК«о -находился на уровне 37,4 г. Применение только фунгицидов и гербицидов (контроль-2) повысило массу 1000 зерен на 1,7 г по отношению к варианту без удобрений и пестицидов (контроль-1). Наименьшая масса 1000 зерен по всем вариантам была получена в острозасушливом 2010 году.

В среднем за три года исследований зависимость массы 1000 зерен яровой пшеницы от возрастающих доз азота выразилась высоким коэффициентом корреляции между фактическим и теоретически рассчитанным значениями этих показателей, равным г = 0,98 (рис. 8).

Известно, что среди элементов структуры наибольший вклад в формирование урожая пшеницы вносит густота продуктивного стеблестоя. Во всех вариантах с удобрениями данный показатель был выше, чем на контроле-2. Продуктивная густота стояния была минимальной в 2010 г., максимальной -в 2012 г. В среднем за три года плотность стеблестоя колебалась по вариантам в пределах 262,9-319,7 шт./м2, наибольшее ее значение отмечалось в варианте ЫадР60К60 (317 шт./м2) и НиоРбоКбо (320 шт./м2).

Рис. 8. Влияние азотного удобрения на массу 1000 зерен яровой пшеницы в среднем за 2010-2012 гг.

Тесная зависимость плотности стеблестоя яровой пшеницы от возрастающих доз азота в среднем за три года исследований выразилась высоким коэффициентом корреляции между фактическими и теоретическими показателями, равным г = 0,95 (рис. 9), что свидетельствует о закономерном влиянии азотных удобрений на состояние стеблестоя.

Варианты опыта

Рис. 9. Влияние азотного удобрения на плотность стеблестоя яровой пшеницы,

в среднем за 2010-2012гг.

Влияние средств химизации на вынос и баланс элементов питания в агроценозе яровой пшеницы

Возрастающие дозы азотного удобрения (на фоне Р6оК60) способствовали дифференциации выноса элементов питания в исследуемых вариантах опыта №1. При урожайности зерна в варианте контроль-2 (без удобрений) 3,01 т/га

растениями яровой пшеницы на формирование основной и побочной продукции использовано 73,2 кг/га азота, 44,7 кг/га фосфора и 37,2 кг/га калия. В варианте с ЫиоРвоКво в среднем за годы исследований урожайность составила 4,5 т/га, а вынос элементов питания соответственно 135,3; 60,0; 84,4 кг/га. Вынос азота превышал контрольный вариант в 1,8 раза, фосфора на 34,2 % и калия на 126,9 %.

По балансу азота, фосфора и калия наиболее оптимальным является вариант с дозой Ы120РбоК6о (табл.5), где баланс питательных веществ положительный из-за чего повышение урожайности яровой пшеницы не сказывалось на содержании этих элементов в почве. В вариантах Ы30.9оРбоКбо баланс азота складывался с превышением его выноса над поступлением, т.е. на формирование урожая, наряду с питательными веществами удобрений, затрачивались питательные вещества из почвы.

Таким образом, концентрация и вынос азота, фосфора и калия находится в прямой зависимости от состава и доз вносимых удобрений (прежде всего азотных). Рост выноса этих элементов обусловлен, прежде всего, ростом урожайности яровой пшеницы.

В расчете на 1 т зерна с учетом побочной продукции (соломы) с увеличением доз азотного удобрения повышался вынос азота и калия, снижался вынос фосфора (рис. 10).

35 п

о -,-,-.-1-1-1-1—

Контроль-2 МЗОРбОКбО Ы90Р60К60 Ш50Р6<Ж60

—♦-N --■--Р205 —А—К2Р

Рис. 10. Зависимость выноса элементов питания 1 т урожая зерна яровой пшеницы с учетом побочной продукции от возрастающих доз азота

(на фоне Р60К60).

Так, если в варианте К30Р60К60 вынос азота в среднем за 3 года составил 24,2 кг/т, фосфора 14,9 кг/т, калия 14,3 кг/т, то в варианте Ы180РбоК6о вынос азота равнялся 30,1 кг/т, фосфора - 13,3 кг/т и калия 18,7 кг/т. В оптимальном варианте опыта (ЫшРвоКво) вынос азота в расчете на 1 т продукции составил: азота 27 кг, фосфора - 14,2 кг, калия - 14,4 кг.

Таблица 5

Баланс элементов минерального питания яровой пшеницы (среднее за 2010-2012 гг.)

№ п/п Вариант опыта Вынесено с урожаем (зерно+солома), кг/га Баланс, +- Интенсивность баланса, %

N Р205 К20 N Р205 К20 N Р205 к2о

1 Контроль-2 73,2 44,7 37,2 -73,2 -44,7 -37,2 - - -

2 РбоК60 69,9 42,8 40,3 -69,9 17,2 19,7 - 140,2 148,9

3 Ы30РбоКбо 76,1 46,8 45,0 -46,1 13,2 15,0 39,4 128,2 133,3

4 Н60РбоК60 88,3 55,6 57,3 -28,3 4,4 2,7 68,0 107,9 104,7

5 N90? 60^60 94,9 58,8 61,4 -4,9 1,2 1,4 94,8 102,0 97,7

6 Н,2оРбоКбо 112,9 58,3 59,5 7,1 1,7 0,5 106,3 102,9 100,8

7 И^оРбоК« 121,7 61,2 77,4 28,3 -1,2 -17,4 123,3 98,0 77,5

8 И^оРбоКбо 135,3 60,0 84,4 44,7 0 -24,4 133,0 100,0 71,1

Влияние удобрений на содержание белка в зерне яровой пшеницы

Минеральные удобрения и погодные условия вегетационных периодов существенно повлияли на изменение содержания сырого белка в зерне яровой пшеницы. Биохимический состав зерна определялся дозами вносимых удобрений и зависел от режима увлажнения. На удобренных вариантах отмечена закономерность повышения содержания белка в зерне по мере увеличения доз азота (табл. 6). Коэффициент парной линейной корреляции между содержанием сырого белка и дозами азота выразился показателем г = 0,85.

Таблица 6

Содержание сырого белка в зерне яровой пшеницы (%)_

№ п/п Вариант 2010г. 2011г. 2012г. Среднее

1 Контроль-1 12,90 12,80 12,25 12,65

2 Контроль-2 13,70 15,30 12,43 13,8

3 РбоКбо 13,00 14,60 12,37 13,3

4 ^оРбоКбо 14,00 14,50 12,43 13,6

5 Ы60РбоКбо 11,20 15,00 12,71 13,0

6 ^оРбоКбО 12,40 13,30 12,99 12,9

7 ^2оРбоКб<) 22,90 13,30 13,51 16,6

8 Н15оРбоКбо 21,10 14,00 13,57 16,2

9 1^180Рб<)Кб0 22,40 17,00 13,85 17,8

Среднее содержание белка в зерне пшеницы в 2010 году в варианте с ИпоРбоКво составляло 22,90%, в 2011 - 13,30%, в 2012 - 13,51%. В среднем за три года исследований наибольшее содержание сырого белка было отмечено в варианте с ЫдаРбоКбо. Внесение удобрений способствовало увеличению накопления белка в зерне в сравнении с контролем по годам исследований на 0,3-8,7%. Засушливые условия вегетации (2010 г.) способствовали увеличению белковости зерна только в вариантах с повышенными дозами азота.

Влияние удобрений на содержание и качество клейковины в зерне яровой пшеницы

Одним из решающих признаков при оценке технологических свойств зерна пшеницы остается количество и качество клейковины, которые могут в значительной степени изменяться под воздействием внешних факторов. Наиболее благоприятными для формирования качества зерна оказались условия 2010 года (ГТК = 0,20-0,74). Среднее содержание сырой клейковины в зерне яровой пшеницы существенно различалось по вариантам и в наших исследованиях в среднем по годам составляло на контроле 18,1%, при внесении ^воРбоКбо - 20,8%, при М,80РбоКбо - 23,5% (табл. 7).

Наиболее высокое содержание клейковины отмечалось в острозасушливом 2010 году в варианте с применением Т^оР^К^ - 26,1%, в остальные годы этот показатель находился на уровне 22,0-22,4%. Самое низкое

ее содержание было отмечено на контроле по сравнению с удобренными вариантами. В целом зависимость содержания клейковины в зерне от доз азотных удобрений выразилась коэффициентом парной линейной корреляции г= 0,99.

Таблица 7

Количество и качество клейковины яровой пшеницы сорт Прохоровка

№ п/п Вариант 2010г. 2011г. 2012г. Среднее

Клейко вина, % & л « 5 к Клейко вина, % к Клейко вина, % К " Клейко вина, % ИДК, ед.

1 Контроль-2 15,9 82 22,3 82 16,0 73 18,1 79

2 РбоКбо 18,4 85 20,7 83 15,2 75 18,1 81

3 ^оРбоКбо 20,5 83 22,7 85 16,0 72 19,7 80

4 ЫбоРбоКбо 22,1 88 20,7 83 17,4 82 20,1 84

5 ЫодРбоКбО 23,2 83 21,3 82 18,0 85 20,8 83

6 ^оРбоКво 24,0 83 22,1 88 18,4 85 21,5 85

7 ИноРбоКбо 25,7 87 22,0 85 20,4 82 22,7 85

8 1^18оРбоКб<> 26,1 83 22,4 83 22,0 92 23,5 86

Наиболее эффективным, с точки зрения повышения качества зерна яровой пшеницы по предшественнику - озимой пшеницы, в наших исследований является внесение удобрений в дозах N120-18оРбоКбо с использованием препаратов химической защиты растений. Использование только минеральных удобрений для повышения урожайности и качества зерна без применения гербицидов и фунгицидов является малоэффективным, поскольку их внесение, особенно в высоких дозах, способствует бурному росту не только культуры, но и сорняков, а также провоцирует развитие заболеваний. Что же касается качества самой клейковины, то оно во всех вариантах опыта по значению ИДК характеризовалось как слабая удовлетворительная. Отмечено, что возрастающие дозы азота на фоне РК повышали «слабость» клейковины с 80 до 86 единиц ИДК.

Экономическая эффективность применения минеральных удобрений Применение средств интенсификации при возделывании яровой пшеницы оказало существенное влияние на экономическую эффективность производства зерна. Оценка экономической эффективности минеральных удобрений, внесенных под яровую пшеницу сорт Прохоровка, показала, что все варианты опыта были экономически рентабельны (табл. 8).

При рекомендованной дозе N120 (на фоне Р6оК6о) чистый доход составлял 19232 руб./га, рентабельность 350%, окупаемость 4,5 руб. И хотя при низких дозах удобрений окупаемость была выше, но, согласно статистической обработке, оптимальным является вариант со средним уровнем применения

азотного удобрения - Ы12о- Характерно, что с ростом доз азотного удобрения суммарные затраты №К в расчете на 1 ц урожая пшеницы заметно снижались (рис. 11).

Таблица 8

Экономическая эффективность применения средств химизации _под яровую пшеницу, в среднем за 2010-2012 гг.__

№ Вариант Урожай- Стоимость Общие Чистый Рен- Окупае-

п/ опыта ность, продук- затраты, доход, табель мость

п ц/га ции, руб./га руб./га руб./га ность, % 1 руб. затрат, руб.

1 Контроль-2 30,1 18060 1933 16127 834 9,3

2 РбоКбо 28,7 17220 2808 14412 513 6,1

3 Ы30РбоКбо 31,5 18900 3478 15422 443 5,4

4 ЫбоРбоКбо 36,6 21960 4148 17812 429 5,3

5 И9оРбоК6о 39,5 23700 4818 18882 392 4,9

6 ИшРбоКбо 41,2 24720 5488 19232 350 4,5

7 1^15оРбоКбО 43,0 25800 6158 19642 318 4,2

8 1^180Рб()Кб0 45,0 27000 6828 20172 295 4,0

Рис. 11. Влияние возрастающих доз азота на окупаемость удобрений прибавкой урожая яровой пшеницы, в среднем за 2010 - 2012 гг.

Энергетическая эффективность применения минеральных удобрений

Применение азотного удобрения в условиях северо-восточной части Центрально-Черноземной зоны показало их высокую энергетическую эффективность. Энергетический коэффициент в среднем за годы исследований по удобренным вариантам составил 1,58-1,77, то есть выход валовой энергии с площади значительно превысил затраты совокупной энергии (табл. 9).

Максимальный энергетический доход в среднем получен при внесении удобрений под яровую пшеницу в дозе N180 - 59,5 ГДж/га с коэффициентом энергетической эффективности (Кээ) 1,58.

Энергетическая себестоимость снижалась при увеличении дозы азотного удобрения. В рекомендуемой дозе N120 кг/га в среднем за три года исследований общие затраты энергии составили 32543 МДж/га, энергия в зерне урожая -54508 МДж/га. На производство 1 т продукции было затрачено 78,99 ГДж энергии минеральных удобрений при энергетической эффективности 1,67.

Таблица 9

Энергетическая эффективность применения минеральных удобрений под яровую пшеницу сорта Прохоровка в полевом опыте, 2010-2012 гг._

№ Дозы Урожай- Энергия Общие Коэффициент Затраты

п/ удобрений, ность, в зерне, затраты энергетической энергии,

п кг д.в./га ц/га МДж/га энергии, эффективности МДж/ц

МДж/га

1 Контроль-2 30,1 39822 20873 1,90 693,5

2 РбоК6„ 28,7 37970 22127 1,72 771,0

3 ЫзоРбоКбо 31,5 41675 24731 1,69 785,1

4 ^ЛР6оК6о 36,6 48422 27335 1,77 746,9

5 ^9оРбоКб() 39,5 52259 29939 1,75 757,9

6 НпоРбоК«, 41,2 54508 32543 1,67 789,9

7 N \ 5оРбоКбО 43,0 56889 35147 1,62 817,4

8 ^воРбоКбо 45,0 59535 37751 1,58 838,9

Выводы

1. При оценке влияния возрастающих доз азотного удобрения на урожайность яровой пшеницы (опыт № 1) установлено, что в среднем за три года исследований (2010-2012гг.) максимальная урожайность получена в варианте К180РбоКбо 4,5 т/га. Однако с учетом результатов статистической обработки оптимальной дозой минеральных удобрений следует считать дозу 1<12оР6оК6о, по которой в среднем затри года получено 4,12 т/га.

2. Дифференцированное применение азотного удобрения (опыт № 2) по влиянию на урожайность не выявило заметных преимуществ по сравнению с их фиксированным внесением усредненной дозой. В среднем за три года урожайность за счет дифференцированных доз внесения повысилась только на 0,07 т/га, что находится в пределах ошибки опыта. По годам эти статистически недостоверные прибавки составили в 2010 году 0,08 т/га, в 2011 - 0,07 т/га, в 2012 - 0,07 т/га.

3. Площадь листовой поверхности в посеве яровой пшеницы зависела от условий увлажнения, уровня минерального питания и применения средств защиты растений. Теснота связи площади листьев по основным фазам роста и развития растений и количеством осадков за вегетацию в среднем за 3 года (2010 - 2012 гг.) по вариантам опыта № 1 характеризовалась

коэффициентами парной линейной корреляции от г = 0,36 до г = 0,59, т.е. была средней. Наибольшая зависимость площади листовой поверхности от осадков проявилась в наиболее засушливый вегетационный период. От применения азотного удобрения на фоне РК фотосинтетический аппарат яровой пшеницы к фазе молочно-восковой спелости зерна в среднем за 3 года возрос с 27,2 тыс. м2/га в варианте РбоКбо до 42,4 тыс. м2/га в варианте М180Р6оК60. За счет применения средств защиты растений в варианте без внесения удобрений площадь листовой поверхности по сравнению с вариантом без применения удобрений и ХСЗР увеличилась в среднем за 3 года с 19,7 тыс. м2/га до 21,9 тыс. м2/га, или на 11%.

4. Оценка метода диагностики минерального питания растений по фотохимической активности хлоропластов (реакция Хилла) с использованием прибора «Аквадонис» показала, что он недостаточно отработан для полевых условий, поскольку потребность растений в элементах питания меняется нестабильно: в течение 3 суток в 2010 г. обеспеченность растений азотом и фосфором по показаниям прибора «Аквадонис» изменялась от оптимальной до избыточной, калия — от недостаточной до избыточной. В целях оптимизации минерального питания растений этот диагностический метод нуждается в соответствующей доработке.

5. Наибольшее содержание и лучшее качество клейковины было характерно для засушливого 2010 года при повышенных дозах азотного удобрения на фоне РК. Содержание азота и калия в зерне с возрастанием доз азота, как правило, повышалось, фосфора, наоборот, снижалось. Содержание >1РК в соломе в целом характеризовалось аналогичными тенденциями. В оптимальном варианте удобрений Ы^оРбоКбо вынос азота в среднем за три года составил 112,9 кг/га, при балансе 7,1 %, вынос фосфора - 58,3 кг/га, при балансе - 1,7, вынос калия - 59,5 кг/га, при балансе — 0,5 %.

6. Возрастающие дозы азотного удобрения неоднозначно действовали на засоренность посевов яровой пшеницы и развитие грибных заболеваний. При дозах N30.90 (на фоне РК) количество сорняков возрастало до 378 шт./м2, при более высоких N120-180 — снижалось до 237 шт./м2, что обусловлено подавлением их культурными растениями. Более активное развитие болезней отмечено в 2011 и 2012 гг., лучше обеспеченных осадками по сравнению с 2010 г. При этом повышение доз азота сопровождалось усилением пораженности пшеницы грибными болезнями.

7. Наибольшей экономической и энергетической эффективностью отмечались варианты с повышенными дозами азота (N120-180)- При оптимальной дозе N120 кг/га чистый доход в среднем за 3 года составил 19232 руб./га, рентабельность применения удобрений — 350%, окупаемость 1 руб. затрат — 4,5 руб. Общие затраты энергии в этом варианте составили 32543 МДж/га, энергия в зерне урожая - 54508 МДж/га. На производство 1 т продукции было затрачено 78,99 ГДж энергии минеральных удобрений при энергетической эффективности 1,67.

Предложения производству

В северо-восточной части Центрально-Черноземной зоны для получения урожаев яровой пшеницы не менее 4 т/га на выщелоченном черноземе по предшественнику озимой пшеницы необходимо внесение полного удобрения в дозах Ni2oP6oK60, а также применение комплекса средств химической защиты растений, включающий протравитель (Дивиденд Стар, 1 л/т), гербицид (Дианат, 0,15 л/га + TT, 0,01 кг/га) и фунгицид (Альто Супер, 0,5 л/га). Применение пестицидов в северо-восточной части ЦЧЗ снижало повреждение посевов яровой пшеницы вредными организмами в 2 - 3 раза.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Лавринова Т.С. Влияние минеральных удобрений на устойчивость яровой пшеницы к условиям засухи / Материалы Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» / Спб.: Издательский дом С.-Петербургского государственного университета, 2011. - с. 216-218.

2. Лавринова Т.С. Формирование площади листовой поверхности яровой пшеницы в зависимости от возрастающих доз азотных удобрений / «Применение средств химизации для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур». Материалы 45-й международной конференции молодых ученых и специалистов (ВНИИА). М.: ВНИИА, 2011.-с. 93-96.

3. Лавринова Т.С., Лавринова В.А. Влияние возрастающих доз азотного удобрения на пораженность вегетативных органов и численность почвенных патогенов / Роль селекции в формировании агротехнологий для обеспечения стабильного производства зерна в условиях меняющегося климата: Материалы Всероссийской научно-практической конференции 15-17 июля 2011г. - Воронеж, 2011, с. 247-252

4. Лавринова Т.С. Влияние возрастающих доз азотного удобрения на численность почвенных патогенов и структуру урожая яровой пшеницы / Агрохимический вестник, №1, 2012г.

5. Лавринова В.А., Лавринова Т.С., Дубровская H.H., Евсеева И.М. Влияние возрастающих доз азота на зараженность семян яровой пшеницы / Научное обеспечивание устойчивого развития сельскохозяйственного производства в условиях изменяющегося климата // Международная научно- практическая конференция. — 2012, с. 158-162.

6. Лавринова Т.С. Влияние возрастающих доз азотных удобрений на сорную растительность в посевах яровой пшеницы в условиях ЦЧЗ / Материалы 46-й научной конференции молодых ученых, докторантов, аспирантов и соискателей степеней доктора и кандидата наук «Эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур». М.:ВНИИА, 2012-С. 105-108.

Раеота по изданию выполнена в редакциопно-издательском отделе ВНИИА

Лицензия на издательскую деятельность ЛР 040919 от 07.10.98 Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД № 53-468 от 13.08.99 Подписано в печать 22.03.2013 Формат 60x84/16 Бум. писч. бел. Печать офсетная Усл. печ. л. 1,6 Заказ №5 Тираж 100 экз.

127550, Москва, ул. Прянишникова, 31 А Тел. (499) 976-25-01, e-mail: pl@vniia-pr.ru

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Лавринова, Татьяна Сергеевна, Москва

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОХИМИИ ИМЕНИ Д.Н. ПРЯНИШНИКОВА

На правах рукописи

04201355204

ЛАВРИНОВА Татьяна Сергеевна

ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТАЮЩИХ ДОЗ АЗОТНОГО УДОБРЕНИЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ, КАЧЕСТВО И ФИТОСАНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОСЕВОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В СЕВЕРОВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ

Специальность 06.01.04. - Агрохимия

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор АФАНАСЬЕВ Рафаил Александрович

Москва, 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.............................................9

1.1. История возникновения пшеницы..............................................9

1.2. Влияние погодных условий на урожайность и качество пшеницы....10

1.3. Зависимость урожайности и качества яровой пшеницы от географического расположения, плодородия почв и предшественников.............16

1.4. Влияние средств химизации на урожайность и качество яровой пшеницы......................................................................................19

1.5. Сорная растительность в агрофитоценозе яровой пшеницы............27

1.6. Влияние вредных организмов на возделывание яровой пшеницы и

меры борьбы с ними..................................................................30

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.....................................................................................36

2.1. Почвенно-климатические и погодные условия............................36

2.2. Методика проведения исследований.........................................41

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТАЮЩИХ ДОЗ АЗОТА НА ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ И ДИАГНОСТИКА МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ ПО ФОТОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ХЛОРОПЛАСТОВ.......................................................................45

3.1. Влияние возрастающих доз азотного удобрения на фотосинтетический аппарат яровой пшеницы.............................................................45

3.2. Диагностика минерального питания растений по фотохимической активности хлоропластов......................................................................50

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТАЮЩИХ ДОЗ АЗОТА НА ФИТОСА-

НИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОСЕВОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ....................56

4.1. Влияние возрастающих доз азотного удобрения на засоренность посевов яровой пшеницы.......................................................................56

4.2. Влияние возрастающих доз азота на интенсивность поражения посевов яровой пшеницы грибными болезнями.............................................68

ГЛАВА 5. УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДОЗ АЗОТНОГО УДОБРЕНИЯ.......................................................85

5.1. Влияние возрастающих доз азотного удобрения на структуру урожая яровой пшеницы..............................................................................85

5.2. Влияние возрастающих доз азотного удобрения на урожайность яровой пшеницы...................................................................................94

5.3. Влияние средств химизации на вынос и баланс элементов питания в агроценозе яровой пшеницы...............................................................97

ГЛАВА 6. КАЧЕСТВО ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВОЗРАСТАЮЩИХ ДОЗ АЗОТНОГО УДОБРЕНИЯ.....................104

6.1. Влияние удобрений на содержание белка в зерне яровой пшеницы...............................................................................................104

6.2. Влияние удобрений на содержание и качество сырой клейковины в зерне яровой пшеницы.......................................................................107

ГЛАВА 7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.........................................................................................111

7.1. Экономическая эффективность применения минеральных удобрений..............................................................................................111

7.2. Энергетическая эффективность применения минеральных удобрений..............................................................................................114

ВЫВОДЫ..............................................................................116

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗОДСТВУ..............................................119

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................120

ПРИЛОЖЕНИЕ......................................................................146

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Центральное Черноземье является одной из важнейших производящих сельскохозяйственных зон России, основными важнейшими задачами для нее остается повышение производства продовольственного зерна, в том числе яровой пшеницы, кормов и другой продукции при одновременном воспроизводстве плодородия почвы (Арзыбов, 2001). Пшеница как продовольственная культура возделывается в большинстве стран мира. Ценность ее заключается в высоком качестве пшеничного хлеба. По вкусу, питательности и переваримости он превосходит хлеб из муки всех других зерновых культур.

Современное сельскохозяйственное производство интенсивного направления предполагает использование минеральных удобрений, пестицидов, химических мелиорантов, микроэлементов с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур. При интенсивной технологии возделывания яровой пшеницы необходимо наиболее полно реализовать потенциальные возможности этой культуры в формировании высоких урожаев с хорошим качеством зерна. Для этого необходимо соблюдать следующие условия: стимулировать рост растений за счет внесения удобрений, применять регуляторы роста и средства защиты растений для борьбы с сорняками, вредителями и болезнями (Ломако, 2003).

Наряду с увеличением продуктивности посевов не менее актуальной проблемой является качество пшеничного зерна, поскольку его повышение равнозначно дополнительному производству продукции. Сложившийся диспаритет цен на промышленную и сельскохозяйственную продукцию, резкое снижение обеспеченности материально - техническими ресурсами, падения плодородия почв и рост их деградации, сокращение применения удобрений и средств защиты растений привели к нарушению технологий возделывания, изменению структуры посевных площадей, снижению урожайности и валовых сборов, ухудшению качества зерна. Низкое содержание белка и клейковины в зерне

пшеницы обусловлено уменьшением внесения азотных удобрений, слабой защитой растений от болезней и вредителей и т.д. (Тимергалиев, Хакимов, Глотова, 2010). Проблема качества зерна имеет и свой экономический аспект, так как зерно пшеницы дает повышенный выход муки и хлеба, что приводит к снижению расхода зерна.

Современные прогрессивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур должны обеспечивать получение высоких урожаев с хорошим качеством продукции при условии повышения плодородия почв или поддержания его на достигнутом уровне. Вместе с тем, в условиях северовосточной части Центрального Черноземья недостаточно изученными остаются вопросы интегрированного применения агрохимических средств, направленные на интенсификацию технологий возделывания яровой пшеницы в этом регионе.

Цель исследований. Повышение эффективности применения азотных удобрений при выращивании яровой пшеницы на выщелоченном средне-гумусированном слабосмытом черноземе с использованием средств химической защиты растений.

Задачи исследований:

1. Выявить влияние возрастающих доз азотного удобрения на урожайность яровой пшеницы.

2. Установить эффективность дифференцированного применения азотного удобрения под яровую пшеницу с учетом агрохимических свойств почвы.

3. Изучить биометрические показатели растений по фазам их развития растений в течение вегетационного периода.

4. Выявить практическую применимость метода изолированных хлоропла-стов в полевых условиях.

5. Определить структуру урожая, его качество и биохимический состав.

6. Оценить влияние удобрений на фитосанитарное состояние агроценоза яровой пшеницы.

7. Дать энергетическую и агроэкономическую оценку эффективности азотных удобрений, применяемых на посевах яровой пшеницы в комплексе с

современными средствами защиты растений.

Научная новизна. В связи с тем, что в условиях северо-восточной части ЦЧЗ яровая пшеница возделывалась в основном как страховая культура, поскольку основные посевы зернового продовольствия представляет озимая пшеница, исследования по минеральному питанию яровой пшеницы проводились в крайне ограниченных масштабах. Нашими исследованиями выявлено, что основным фактором повышения урожайности и качества зерна яровой пшеницы в условиях северо-восточной части ЦЧЗ служит интегрированное применение удобрений и современных пестицидов, что ранее не было в достаточной степени обосновано научными исследованиями.

Впервые для данного региона определена зависимость распространения различных видов сорных растений и болезней от доз азотных удобрений и погодных условий. Также впервые изучено влияние дифференцированного применения азотного удобрения на посевы яровой пшеницы, дана оценка применения метода изолированных хлоропластов для определения потребности яровой пшеницы в различных элементах питания.

Основные положения, выносимые на защиту:

- Влияние азотного удобрения на урожайность, структуру урожая и качество яровой пшеницы.

- Зависимость фитосанитарного состояния посевов яровой пшеницы от возрастающих доз азотного удобрения (на фоне РК).

- Формирование фотосинтетического аппарата яровой пшеницы в условиях интегрированного применения удобрений и пестицидов.

- Эффективность дифференцированного применения азотного удобрения (на фоне РК).

- Оценка метода диагностики минерального питания растений по реакции изолированных хлоропластов (реакция Хилла).

- Энергетическая и агроэкономическая эффективность применения азотного удобрений под яровую пшеницу.

Практическая значимость работы состоит в том, что проведенные исследования по применению возрастающих доз азотных удобрений под яровую пшеницу позволили получить в разные по агрометеорологическим условиям годы при оптимальных дозах (в среднем N120 кг/га д.в.) урожайность от 2,6 до 5,28 т/га зерна. Получаемая зерновая продукция по своему качеству пригодна для продовольственных целей. В связи с этим разработаны практические предложения, которые могут быть использованы при возделывании яровой пшеницы в северо-восточной части Центрального Черноземья.

Личный вклад автора. В основу работы положены собственные исследования автора за 2010-2012гг. Соискатель принимал непосредственное участие в разработке программы опытов, самостоятельно проводил наблюдения в полевых и лабораторных условиях, анализировал и обобщал экспериментальные данные.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований докладывались на Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» (Санкт-Петербург, 2011), 45-й международной конференции молодых ученых и специалистов «Применение средств химизации для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур» (Москва, ВНИИА, 2011), Всероссийской научно-практической конференции «Роль селекции в формировании агро-технологий для обеспечения стабильного производства зерна в условиях меняющегося климата» (Воронеж, НИИСХ, 201 1), Международной научно - практической конференции «Научное обеспечение устойчивого развития сельскохозяйственного производства в условиях изменяющегося климата» (Тамбов, НИИСХ, 2012), 46-й научной конференции молодых ученых, докторантов, аспирантов и соискателей степеней доктора и кандидата наук «Эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельско-

хозяйственных культур» (Москва, ВНИИА, 2012). По материалам диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 1 работа в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ для публикации результатов исследований соискателями ученых степеней.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методического раздела, пяти глав экспериментальной части, выводов, предложений производству и приложений. Список литературы включает 255 наименований, в том числе 15 на иностранных языках. Материал диссертации изложен на 154 страницах машинописного текста, включает 37 таблицы и 25 рисунков в тексте и 8 приложений.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1. История возникновения пшеницы

Проблема питания населения земного шара до сих пор остается актуальной. Она привлекает к себе пристальное внимание ученых и земледельцев всех стран мира.

Пшеница как продовольственная культура - один из основных источников энергии для человека и животных. Значение ее как мировой зерновой культуры будет непрестанно возрастать, поскольку она представляет собой питательную и экономически выгодную продовольственную культуру, которую можно выращивать в очень широких и разнообразных условиях.

Человек с доисторических времен использует пшеницу в пищу. По некоторым данным (Рейц, 1970), сначала зерно использовали в поджаренном виде. На Среднем Востоке пшеницу выращивали, по-видимому, уже за 10 - 15 тыс. лет до н.э., а в рукописных источниках она упоминается, начиная с 550 г. до н.э. Многие свойства пшеницы были, вероятно, известны человеку около 2000 лет назад, когда ее, очевидно, уже выращивали для употребления в пищу.

В западном полушарии пшеница играет значительную роль свыше 400 лет. В ЕюсточТюм~же - "нельзя-с достоверностью-указать такой- период истории человечества, когда бы оно обходилось без пшеницы. Возделывание ее восходит к самым истокам человеческого существования. Если даже сначала она и не была окультурена в Междуречье Тигра и Евфрата, то, несомненно, все же произрастала там, обеспечивая существование и расцвет соответствующей цивилизации. Все это только предположения, но важно то, что на протяжении тысяч лет и сотен поколений существование самого человека и его домашних животных зависело от пшеницы (Рейтц, 1970).

Пшеница занимает первое место в мировом земледелии по посевным площадям и валовому сбору зерна. Она широко возделывается от полярных широт Северной Америки и Евразии до южных пределов Африки, Америки и Австралии. Площади посевов, ежегодно занимаемые пшеницей в мире, состав-

ляют 220 млн га, а валовые сборы зерна - более 600 млн т (Сандухадзе, 2011). Из мирового производства зерна на долю пшеницы приходится около 27 %. Ею питаются более 70 % населения земного шара (Хадеев, Фомин, 2009).

1.2. Влияние погодных условий на урожайность и качество пшеницы

Яровая пшеница - одна из основных, наиболее распространенных продовольственных культур. Зерно мягкой яровой пшеницы дает высококачественную муку (сильные и ценные сорта) для выпечки хлебобулочных изделий. В нашей стране посевы зерновых культур занимают 25,5 млн. га (Статистические материалы..., 2012). По данным управления сельского хозяйства по Тамбовской области посевная площадь сельскохозяйственных культур под урожай 2012 года составила 1474,2 тыс.га, зерновых и зернобобовых - 892,2 тыс.га (60,5 %), из которых 63644 га были заняты под яровой пшеницей. По сравнению с предыдущим годом посевы зерновых культур увеличились на 1,9% (16,7 тыс. га).

Многочисленными исследованиями установлено, что на качество зерна, помимо наследственных биологических особенностей сортов пшеницы, существен ное ~в л й я ни ё оказ ы вают ~при род н ы е и ант-ропогенные-факторы_(Черныщев, 1973; Коданев, 1976; Левина, 1981 и др.). М.И. Княгиничев (1951), например, считает, что климатические условия района лишь усиливают или ослабляют накопление белка, в основном зависящее от плодородия почвы и сорта. Кроме того, прослеживается зависимость белковости зерна от типа почвы. В. Е. Судно-вым (1965), например, установлено, что при одинаковых погодных условиях на черноземах и каштановых почвах формируется зерно более высокого качества, чем на серых лесных и подзолистых почвах.

Для получения зерна пшеницы высокого качества необходимы плодородие почвы, богатые азотом; достаточное, но не избыточное количество влаги; относительно высокая температура воздуха и интенсивная инсоляция. В конкретных условиях зоны возделывания пшеницы проявляется функциональная

зависимость роста, развития, формирования продуктивности и качества зерна от типа предшественника, сроков и способов обработки почвы, технологии посева, применения удобрений и ухода за посевами на фоне погодных условий (Метелев, 1977; Diercks, Heitefuss, 1995).

Повышение температуры воздуха выше 22 ÜC в течение вегетации приводит к сокращению всех фаз роста и снижению урожая. Температура выше 35 °С при низкой относительной влажности воздуха нарушает правильный ортосин-тез, приостанавливает рост и может вызывать гибель растений. По данным А.И. Носатовского (1965), урожай снижается на 70-80 %. Недостаток влаги уменьшает число растений и продуктивную кустистость. К частичной гибели растений приводит засуха во время кущения. Почвенная засуха во время трубкова-ния ведет к резкому снижению как общего урожая, так и урожая зерна.

Вопросы зависимости урожайности пшеницы и качества её зерна от особенностей условий возделывания рассматриваются многими исследователями (Синицын, 2002). Большинство ученых отмечают определенную роль погодных условий в сельскохозяйственном производстве (Бебякин, Зл