ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Учитывая большое народнохозяйственное значение озимой пшеницы, ключевой проблемой сельского хозяйства является увеличение производства высококачественного зерна. Пути решения этой проблемы заключаются в создании новых сортов, совершенствовании семеноводства, химизации и мелиорации, освоении севооборотов, выборе лучших сроков и способов посева и уборки, усилении борьбы с вредителями, болезнями и сорняками, разработке и совершенствовании других агротехнических приемов.
В зоне проведения исследований, значительные трудности в выпол-нении поставленной задачи состоят в небольшом наборе новых высокопродуктивных сортов, недостаточном совершенстве системы удобрения озимой пшеницы, сильной засоренности полей, что вместе приводит к существенным потерям урожая и ухудшению качества зерна.
В этой связи возникла необходимость реализации биологического потенциала продуктивности сортов озимой пшеницы на основе достижений современной науки и практики. Поэтому перед нами была поставлена задача о необходимости качественно нового и дифференцированного подхода к системам удобрения и защиты растений от сорняков применительно к перспективным высокопродуктивным сортам озимой пшеницы, с учетом вопросов охраны окружающей среды.
Цель исследований состояла в реализации биологического потенциала продуктивности перспективных сортов озимой пшеницы при разном уровне минерального питания на фоне различных гербицидов и их бако-вых смесей с учетом энергетической эффективности и экологической безопасности.
Перед исследованиями ставились следующие задачи:
1. Изучить динамику влажности и пищевого режима почвы;
5
2. Определить влияние различного уровня минерального питания и применяемых гербицидов на засоренность посевов различных сортов;
3. Выявить влияние изучаемых приемов на рост и развитие озимой пшеницы;
4. Изучить особенности формирования площади листьев, фотосинтетического потенциала, чистой продуктивности фотосинтеза и коэффициента использования энергии ФАР посевами озимой пшеницы в зависимости от изучаемых факторов;
5. Установить влияние удобрений и гербицидов на урожайность, элементы структуры урожая и качество зерна различных сортов озимой пшеницы;
6. Рассчитать энергетическую эффективность изучаемых агротехнических приемов возделывания озимой пшеницы;
7. Определить остаточные количества гербицидов в почве и хозяйственно полезной части урожая;
8. Разработать и внедрить в производство рекомендации по совершенствованию технологии возделывания озимой пшеницы.
Научная новизна заключается в том, что впервые в условиях степной зоны Чеченской Республики разработаны агротехнические приемы, обеспечивающие повышение биологического потенциала растений с целью получения высококачественного зерна озимой пшеницы.
Исследования являются составной частью тематического плана НИР Горского ГАУ, номер государственной регистрации 01.09.80003166.
На защиту выносятся:
1.Результаты исследований по водному и пищевому режиму почв;
2.Влияние изучаемых агроприемов на рост, развитие, фотосинтетическую деятельность и усвоение солнечной энергии различными сортами озимой пшеницы;
6
3.Урожайность и качество зерна различных сортов озимой пшеницы в зависимости от уровня минерального питания, различных гербицидов и их баковых смесей;
4. Энергетическая оценка различных сортов озимой пшеницы в зависимости от уровня минерального питания, применяемых гербицидов и их баковых смесей
5. Вопросы охраны окружающей среды, связанные с применением гербицидов.
Практическая ценность и реализация работы. В результате проведенных исследований, установлены оптимальные уровни минерального питания, подобраны гербициды и их баковые смеси для получения запла-нированных урожаев перспективных сортов озимой пшеницы в степной зоне. Изучены процессы формирования урожая, разработаны для них комплексы технологических операций, обеспечивающие при точном и качественном их выполнении получение высоких урожаев.
Рекомендуемые изменения в технологии возделывания озимой пшеницы прошли производственную проверку в 2004-2005 гг. на площади 250 га на полях госхоза «Джалка» Гудермеского района 4P. С каждого гектара посевов дополнительно получено от 17,5 до 25,2ц зерна.
Материалы диссертационной работы использованы при составлении практического руководства по интенсивной технологии возделывания озимой пшеницы для степной зоны республики.
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты их исследований докладывались на кафедрах Чеченского государственного университета, общего и мелиоративного земледелия Горского государственного аграрного университета в 2003-2005 гг., научно-практической конференции ЧНИИСХ (Грозный, 2004,2005гг.); IV Северо-Кавказской региональной конференции «Студенческая наука-экологии России »(Владикавказ, 2005 г.), Международной научно - практической конференции « Актуальные вопросы применения удобрений в сельском хозяйстве, посвя-
7
щенная 140 - летию со дня рождения Д.Н.Прянишникова (Владикавказ, 2005 г.), II Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов « Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки» (Владикавказ, 2005 г.) Международной научной конференции « Актуальны вопросы экологии и природопользования» (Ставрополь, 2005 г.), Юбилейной международной научно — технической конференции, посвященной 75 - летию ЧГАУ (Челябинск, 2006). Всероссийской научно-производственной конференции «Пути оптимизации взаимодействия общества и природы» (Грозный, 2005); Всероссийской научно-производственной конференции «Естественные науки в решении проблем производства, экологии и медицины» (Грозный. 2006).По результатам исследований опубликовано 8 научных работ.
Место и годы проведения опытов. Работа выполнялась в 2003-2005 гг. на кафедре общего и мелиоративного земледелия Горского ГАУ и кафедре производства и переработки сельскохозяйственной продукции ЧГУ. Полевые опыты закладывались на полях госхоза «Джалка» Гудермеского района 4P.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 141 странице и состоит из введения,6 глав, выводов и предложений производству. Она включает 22 рисунка , 29 таблиц в тексте и 19 в приложениях. Список используемой литературы насчитывает 231 наименований, в том числе 25 иностранных авторов.
8
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Создание высокопродуктивных посевов является выражением всей аграрной стратегии и, таким образом, основой и конечной целью любого научного исследования в сельском хозяйстве.
Урожайность - это та плодовитость, к которой стремятся все природные фитоценозы, чтобы победить в конкурентной борьбе другие виды, находящиеся в одной и той же экологической нише. Поэтому стремление к получению высоких урожаев совпадает с процессами естественного отбора и потому не противоречит законам природы (139). В этой свези исходным принципом науки и производства является создание оптимальных условий функционирования посевов.
Практическая реализация этого принципа связана с задачей совокупного рассмотрения определенного множества различных факторов, каждому сочетанию которых соответствует определенное численное значение урожая. В связи с этим в настоящее время в агрономической науке все большее значение приобретают многофакторные полевые опыты, когда учитываются не только размеры влияния одного фактора, но и взаимодействия различных факторов и сами типы взаимодействий (57,70,139).
Среди факторов интенсификации зернового хозяйства в настоящее время все большую роль играет внедрение в производство новых высокопродуктивных сортов. По мнению отечественных и зарубежных специалистов, при современных, технологиях 50% прироста урожайности зерновых достигается за счет внедрения новых сортов, а 50% - за счет совершенствования агротехники, причем в будущем вклад сорта в рост урожайности будет расти и достигнет 80% и более (48,133,157,175,178,199).
Хороший новый сорт - это устойчивая и биологически самоуправляющаяся система, которая при одинаковых затратах энергии на создание соответствующего агрофона обеспечивает получение более высокого урожая лучшего качества, чем выращиваемый в тех же условиях райониро-
9
ванный сорт (157). В этой связи сортосмена, т.е. замена старых, утративших свои ценные свойства в процессе длительного репродуцирования, на новые, более продуктивные и высококачественные сорта является одним из наиболее выгодных агротехнических приемов повышения валовых сборов зерна сильных и ценных пшениц (108, 111,147,150,151,163,177, 178, 199).
В настоящее время в нашей стране возделывается более 100 сортов озимой пшеницы, причем около 90% площади, занятой этой культурой, приходится на долю сильных и ценных сортов (46).
По данным ряда авторов, новые сорта нередко превосходят районированные по уровню урожайности на 3,0-8,6 (26,59,71,83,152,178), а в некоторых случаях на 13,0-14,7 ц зерна с 1 га (29), что во многом зависит от условий зоны выращивания, созданного агрофона и погодных условий.
Однако, продуктивность не является единственным критерием оценки ценности посевов озимой пшеницы. Важной характеристикой продукции является ее качество. При этом следует отметить, что на многие признаки качества зерна значительное влияние оказывают особенности генотипа сортов. Под жестким генотипическим контролем находятся такие признаки, как размеры, форма, окраска и консистенция зерна, масса 1000 зерен, содержание белка и качество клейковины. Следует отметить, что сортовые различия по этим признакам сохраняются устойчиво, несмотря на то, что абсолютная величина этих показателей может колебаться в довольно значительных пределах под влиянием условий выращивания (30,85,109, 157,178).
Таким образом, задача повышения сборов высококачественного зерна озимой пшеницы решается двумя путями: сложным селекционным и доступным каждому хозяйству - агротехническим. Селекция дала нашей республике высокопродуктивные сильные сорта Безостую I, Партизанку, Обрий, Колос, Юну, Руфу (71,111, 112,155). Это позволило за период с 1996 по 2005 г, поднять валовые сборы зерна озимой пшеницы в республи-
10
ке с 55-60 до 170-190 тыс. тонн, причем удельный вес сильного зерна при этом составил 48,3%, а ценного 58,9% (112).
Сухой климат, обилие света и тепла, почвенное плодородие создают благоприятные условия для получения качественного зерна в степных зонах Чеченской Республики, где сильная пшеница выращивается по лучшим предшественникам даже при обычной технологии (111). В степных районах республики климат обусловлен ливневым характером выпадения осадков с градом, шквалистым ветром. Районированные же сорта - Без.ос-тая 1, Партизанка, Колос, Даха и другие с урожайностью 35-40 ц/га склонны при этом к полеганию, зарастают сорняками, в результате возрастают потери зерна, что делает их возделывание в этой зоне не целесообразным (111, 112).
Специалисты считают, что в условиях степной зоны республики более эффективно возделывание короткостебельных сортов, такие как Об-рий, Спартанка, Юна, Руфа, способные при интенсивных технологиях обеспечить урожай зерна до бОц/га и выше (5,8,111,112). По данным сортоучастков республики, новые перспективные сорта озимой пшеницы Юна и Руфа, за последние 3-5 лет, превысили по урожайности стандарт- Безостую 1, соответственно на 1,8-4,9 и 1,3-7,9 ц/га.
Одним из важных условий получения высоких и стабильных по годам урожаев является районирование высокопродуктивных сортов с различными биологическими особенностями. Посев сортов с разной устойчивостью к низким температурам в осенне-зимний и к высоким температурам в летний период, недостатку влаги в почве, низкой относительной влажности воздуха в летние месяцы дает возможность уменьшить недобор урожая в неблагоприятные годы (46,199). Различие сортов по срокам созревания позволяет увеличить время уборки и уменьшить напряженность работ в этот период, что весьма благоприятно в организационном отношении, а также сократить потери зерна из-за несвоевременного проведения уборочных работ (46,199).
11
Первым сортом сильной пшеницы, районированным в 1959 г. в республике был сорт Безостая 1, который превысил по урожаю ранее районированные сорта на 7,5-12,1 ц/га (126). Безостая 1 выведена в Краснодарском крае НИИ сельского хозяйства академиком П.П. Лукьяненко. Сорт очень пластичен. Зерно красное, стекловидное, крупное. Масса 1000 зерен 38-50 г. Содержание белка в зерне составляет 14,0-15,5%, сырой клейковины в муке - 29,33%. Хлебопекарные качества хорошие и отличные. Относится к сильным пшеницам. Безостая 1 имеет прочную соломину, высотой 90-105 см. Сорт устойчив к полеганию и осыпанию (6,40,62,105,142).
С 1989 г. рекомендован к испытанию, а с 1998 г. районирован сорт Юна, выведенный Краснодарским НИИСХ им. П.П. Лукьяненко. Сорт среднеранний, вегетационный период 276-285 дней. Зимостойкость и засухоустойчивость средняя и ниже средней. Поликарликовый сорт, высота растений 82-85 см. Устойчив к полеганию и осыпанию. Слабо поражается всеми видами ржавчины, пыльной и твердой головней, средне фузариозом колоса, мучнистой росой и корневыми гнилями. Зерно крупное, масса 1000 зерен 39-41 г. Мукомольно-хлебопекарные качества отличные. Относится к сильным пшеницам. Потенциальная урожайность до 100 ц/га (151).
В 1992 г. в испытание поступил сорт Даха. Выведен Краснодарским НИИСХ им. П.П. Лукьяненко. Сорт раннеспелый, вегетационный период 248-251 день. Среднерослый, высота растений 95-110 см. Устойчивость к полеганию средняя, зимостойкость выше средней, засухоустойчивость высокая. Сорт устойчив к ржавчинам и фузариозу, слабо поражается септо-риозом, в ниже средней степени - мучнистой росой. Зерно крупное, высокого качества, масса 1000 зерен 36-43 г. Потенциальная урожайность 90 ц/га. Районирован в республике с 1992 г. (8,111).
В 1994г. В Краснодарском НИИСХ им. Лукьяненко методом трехкратного индивидуального отбора (Обрий х Мироновская 808) выведен сорт Руфа, который поступил в республику впервые в 2001 г.
12
Разновидность лютесценс. Колос цилиндрический, средней длины и плотности. Колосовая чешуя удлиненно-овальная, короткая, со слабой нервацией. Зубец короткий. Плечо прямое, узкое. Киль слабо выражен. Зерно средней крупности, овальное, светло-красной окраски. Бороздка неглубокая, масса 1000 зерен 37-48г. Максимальная урожайность в Краснодарском крае составила 86,3ц/га.
Среднеранний. Вегетационный период 232-277 дней. Зимостойкость средняяя-ниже средней. Высота растений 84-106см. Устойчивость к полеганию и осыпанию хорошая. Засухоустойчивость высокая. Хлебопекарные качества хорошие.
Устойчив к желтой ржавчине и мучнистой росе, среднеустойчив к стеблевой ржавчине, сильновосприимчив к септориозу. Рекомендуется протравливание семян, фунгицидные обработки посевов - в зависимости от погодных условий.
Проводимые в нашей республике исследования, свидетельствуют об эффективности возделывания ранее районированных сортов, позволяющих получать высокие урожаи зерна озимой пшеницы хорошего и отличного качества (5.8. 111,112.). Однако бесспорным является тот факт, что новые сорта и гибриды могут реализовать свои большие потенциальные возможности только при хорошей агротехнике и в условиях оптимальной обеспеченности всеми факторами жизни (157).
Повышение урожаев и улучшения качества получаемой продукции неразрывно связано с улучшением условий произрастания культурных растений. Именно на решение этой задачи направлен весь комплекс агротехнических мероприятий, среди которых особое значение имеет борьба с сорняками.
Сорняки являются таким же «продуктом» земледелия, как и культуры. Нельзя забывать следующее: то, что полезно для культуры, в такой же мере приемлемо для сорняков. Более того, сорняки лучше отзываются на удобрения, влагу и другие факторы жизни. Поэтому пол-
13
ную отдачу от вкладываемых средств можно получить лишь при своевременном устранении сорных растений в посевах сельскохозяйственных культур.
Биотические факторы служат причиной недобора 35% мирового урожая и около 35% урожая зерновых, при этом общий ущерб оценивается примерно в 75 млрд. долл. США (207). При этом потери урожаев, вызываемые сорными растениями соизмеримы с вредностью вредителей и фи-топатогенов. Однако в отличие от них, развитие сорняков в силу их большой пластичности, многолетнего запаса в почве всхожих семян и разнообразия видов в меньшей степени зависит от почвенно-агрохимических и гидротермических условий.
Из всего многообразия форм отрицательного воздействия сорняков основным является их конкуренция с культурными растениями за воду, элементы питания и свет.
Известно, что у многих сорняков корневая система развивается быстрее и глубже проникает в почву, чем у культурных растений (37,106,166,167). Благодаря этому сорняки перехватывают воду в корне-обитаемом слое почвы и расходуют за вегетацию в 1,5-2,0 раза больше влаги, чем культурные растения (106,153, 165, 166,194), что объясняется более интенсивным протеканием у них процесса транспирации (155,184). В результате, на засоренных полях влажность почвы в корнеобитаемом слое под посевом может снижаться на 2-5% (37).
Потребляя влагу, сорные растения используют также запас питательных веществ почвы, причем в значительных количествах (106, 155,157,166,194). Обращает на себя внимание также то обстоятельство, что содержание этих веществ в сорняках в среднем в 1,5-3,5 раза больше, чем в зерновых культурах (184).
Затенение зерновых колосовых вызывает удлинение нижних междоузлий, ослабление прочности нижней части стебля и полегание хлебов. Эта опасность увеличивается при засорении посевов такими сорняками, как
14
вьюнок полевой, горец вьюнковый, подмаренник цепкий и другими, которые обвивают стебли культурных растений и своей тяжестью увеличивают полегание (37,106).
Сорные растения, затеняя почву, снижают урожайность тем самым ее температуру на 1-4.°С, в результате чего происходит ослабление жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, замедляются процессы разложения органического вещества и снабжения культурных растений элементами питания (106).
В конкурентных отношениях между растениями определенную роль играют продуцируемые ими биологически активные, так называемые ал-лелопатические вещества. Причем биохимическое взаимодействие между сорными и культурными растениями чаще всего выражается в угнетении роста последних (184,209,214,223).
Нередко сорняки являются местообитанием и временным источником питания многих энтомовредителей (37,209,214,223).
Сорные растения осложняют и затрудняют проведение полевых работ (37,184). На засоренных полях на 30-40% снижается производительность уборочной техники, возрастают потери зерна (184).
Наличие в зерне семян ядовитых сорняков (куколь, плевелы, белена и др.) не только обесценивает его как посевной материал, но и ухудшает его качество как продукта питания (106,157104).
Все многообразие форм отрицательного воздействия сорных растений приводит к существенному снижению урожаев сельскохозяйственных культур и ухудшению качества получаемой продукции.
Но, степень вредоносности сорной полевой растительности является показателем непостоянным и динамичным и определяется уровнем засоренности посевов, который, в свою очередь, зависит от условий жизнедеятельности агрофитоценозов.
Огромное влияние на засоренность посевов оказывают метеорологические условия года: количество осадков и, таким образом, запасы продук-
15
тивной влаги. Наивысшая засоренность отмечается во влажные годы, засушливые она значительно ниже (37,59,132,170), засоренность при орошении может в 5-6 раз быть выше, чем на богаре (195).
Засоренность посевов во многом зависит от биологических особенностей выращивания культур, от их конкурентной способности. Озимая пшеница, как и другие культуры сплошного способа посева, выдерживает засорение и обладает способностью биологически заглушать сорняки. Общая гибель сорных растений под ее покровом состовляет75-98%. При этом, не выходя на поверхность почвы, погибает 50-70% проростков и 12-28% сорняков в фазе всходов (159). Таким образом, озимая пшеница обладает высокой конкурентоспособностью по отношению к сорнякам (1 7. 173,184,216).
Значительное влияние на засоренность посевов оказывает уровень минерального питания. В литературе есть мнения о том, что удобрения не влияют на засоренность (31), а в ряде случаев даже снижает их численность (100). Однако большинство исследователей отмечает, что вредоносность сорняков многократно возрастает на хорошо удобренных полях, при этом увеличивается их численность, масса и семенная продуктивность (17,21, 43,173,149,190), а в некоторых случаях даже их видовое разнообразие (41).
Важным приемом предотвращения роста засоренности полей является чередование возделываемых культур. Севооборот позволяет снизить количество и массу сорняков и активно воздействует на состав агрофитоце-ноза (7,37,41,187). Включение в севооборот промежуточных культур усиливает его угнетающее действие на сорняки (37). Засоренность посевов во многом определяется выбором предшественника (7,37,91,100,153,161198).
Уровень засоренности во многих случаях зависит от созданной густоты стеблестоя, что обусловлено нормой высева и способом посева (37,106,194).
16
Одним из основных средств снижения засоренности посевов является правильная и своевременная обработка почвы. Важным приемом является лущения жнивья (153,161,194), позволяющее уменьшить численность сорняков на 36-60% (40). Проведение вспашки плугами с предплужниками снижает засоренность на 50% и более (46,100,106,165,166,167). Немаловажное значение имеет проведение на посевах зерновых колосовых культур культивации зяби (100,194), довсходового боронования и боронования по всходам (37,160,194).
Таким образом, высокий уровень агротехники, предполагающий своевременное и качественное проведение фитоценотических и механических мер борьбы с сорняками, позволяет значительно снижать засоренность посевов. Основываясь на данных этих и других исследований и в связи с резким ухудшением экологической обстановки в мире, ряд авторов высказывает мнение о необходимости отказа от химического метода борьбы с сорняками (202) или допускает применение гербицидов не чаще одного раза в 2-3 года (118,137, 149. 163).
В последние годы, в связи с нестабильностью экономики и отсутствием во многих хозяйствах средств на приобретение и применение герби-* цидов, значительно сократились объемы химического метода. Как следст-
вие этого, в России наметилась тенденция роста засоренности полей. По данным Российского общества по сорным растениям, в период с 1996 по 2002г., число полей с засоренностью превышающей экономический порог вредоносности сорняков увеличивалось с 88,4 до 95%, причем доля полей со средним и высоким уровнем засоренности возросла с 23,5 до 32,3%. Особое распространение при этом получают такие злостные сорняки, как бодяк полевой, вьюнок полевой, пырей ползучий, щетинники, на Северном Кавказе это гумай, горчак ползучий, амброзия, различные виды повилик (67,165,167).
Многочисленные исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом, свидетельствуют о том, что в деле борьбы с сорняками и в осо-
17
бенности с многолетними, химические методы эффективнее агротехнических приемов (9,24,37,45,63,64,97, 195, 218). На основе анализа и обобщения экспериментальных данных, Н.И.Протасов делает вывод о возможности рекомендовать системы с частичным насыщением севооборотов гербицидами лишь после предварительного очищения почвы от жизнеспособных семян и вегетативных органов размножения сорняков, при помощи сочетания агротехнических и химических методов (145).
По данным обследований, проведенных на полях отдельных хозяйств республики, потенциальная засоренность почв семенами сорняков колеблется в пределах 50-400 млн.шт./га. В этих условиях основная роль в системе мер борьбы с сорняками должна отводиться применению гербицидов.
В основе действия гербицидов заложена селективность, что позволяет в результате их применения снижать численность и биомассу сорняков в среднем на 75-85% (11). Вследствие этого, сокращаются непроизводительные потери питательных элементов почвы (22), уменьшается почвенный запас жизнеспособных семян сорняков (23), значительно возрастает продуктивность посевов (11). Экспериментальные данные свидетельствуют, что гербициды не оказывают отрицательного влияния на качество зерна озимой пшеницы (1,119,153196), а в ряде случаев даже способствует повышению ее белковости (85). Применение гербицидов экономически высокоэффективно, они позволяют в 3-10 раз снижать затраты труда на борьбу с сорняками (119) и вполне могут заменить ручные прополки (11,21,119,.222). В целом рентабельность использования гербицидов на посевах зерновых колосовых составляет 291%, кукурузы - 545, проса - 326, риса - 359% (21). По оценкам В.Ф. Мальцева, в структуре затрат на производство зерна на применение пестицидов приходится лишь 1,2-2,1%, в то время как на минеральное удобрение - 54,4-58,9%, на технические средства - 15,9-16,4%, на семена - 11,6-11,7%, горючесмазочные материалы -9,4-12,8%, на живой труд - 0,3-0,4% (107).

Получить работу