ВВЕДЕНИЕ
Производство продуктов питания является основной задачей земледелия. К этому нужно добавить и производство кормов для домашних животных и сырья для промышленности.
Анализ современного состояния земельного фонда показал, что существующая интенсивная многозатратная система ведения хозяйства в настоящее время ведет к дальнейшему ухудшению экологической обстановки, ускоренному развитию эрозионных и дефляционных процессов, снижению плодородия почв, а, в целом, к дальнейшей деградации сельскохозяйственных угодий. Такая форма хозяйствования, без учета природных условий, отрицательно сказывается и на экономических показателях хозяйства, ведет к увеличению затрат, которые не покрываются стоимостью реализованной продукции, что в конечном итоге ведет к неконкурентной способности этой продукции (Г.Р.Дорожко, 2001).
Растение из воздуха образует органическое вещество, из солнечного луча - запас силы. Этим объясняется прибыльность труда земледельца: затратив сравнительно небольшое количество вещества - удобрения, он получает большие массы органического вещества; затратив немного силы, он получает громадный запас силы в виде топлива или пищи (К.А.Тимирязев, 1962).
В доперестроичныи период сельское хозяйство страны, несмотря на ряд допущенных грубых ошибок, из пятилетки в пятилетку наблюдался неуклонный подъем, хотя темпы роста производства сельскохозяйственной продукции были незначительными и нестабильными.
Начиная с 1975 года, и в годы перестройки, благодаря системному и комплексному подходу с учетом региональных особенностей, внедрению интенсивных технологий возделывания основных сельскохозяйственных культур, применению новых современных сельскохозяйственных машин, наме-
тился более ощутимый подъем производства. Однако внедрение интенсивной системы ведения хозяйства не решило главных проблем. Урожайность по-прежнему оставалась ниже мирового уровня, эрозия и дефляция почв наращивали темпы, плодородие их продолжало падать.
Ставропольский край является одним из основных центров развитого сельскохозяйственного производства. Из общей площади земельных ресурсов края, составляющих 6,6 млн. га, основная часть занята землями сельскохозяйственного назначения - 5,8 млн. га или 87,5 %. Пашня составляет 3,9 млн. га или 67 %, природные кормовые угодья - 1,7 млн. га или 29 % от общей площади сельхозугодий.
Ситуация с освоением новых севооборотов и с использованием ранее внедренных в производство сегодня не удовлетворяет ни государственные органы управления, ни самих товаропроизводителей. Поэтому Минсельхоз края ставит задачу об активизации работ по освоению и соблюдению действующих севооборотов, разработку новых и порядок перехода к ним во всех сельхозорганизациях с учетом совершенствования в целом систем земледелия на адаптивно-ландшафтной основе (А.В.Яловой, А.И.Войсковой, А.Н.Есаулко, 2003).
Сорные растения — самостоятельная экологическая группа растительного происхождения. Источником сорной растительности является естественная растительность. Выделение из естественной растительности сорной протекало под действием естественного отбора. В результате этого многие представители сорных растений меняли биологические особенности и приближались к культурным растениям. Эти изменения проходили под влиянием условий окружающей среды.
Сорняки нуждаются в тех же факторах жизни, что и культурные растения. Поэтому они являются сильными конкурентами культурных растений и резко снижают урожай (Э.Д.Адиньяев, 1999; И.В.Фетюхин, 2000; О.И.Власова, 2002).
Возникли новые очень сложные проблемы: засоление, закисление, подтопление, уплотнение, переуплотнение и другие. Особенно обострилась проблема сохранения и повышения плодородия почв.
Выходом из создавшейся ситуации является прежде всего биологиза-ция земледелия, то есть использование биологических факторов в системе земледелия: чередование культур на принципах плодосмена, использование нетоварной части урожая на удобрение, размещение культур по наиболее эффективным предшественникам и др.
Зерновое хозяйство является основой всего сельскохозяйственного производства. Потребность в зерне постоянно повышается, что связано с ростом уровня потребления, в связи с приростом населения, необходимостью иметь больше зерна для пополнения резерва и расширения внешней торговли. Особенно в больших размерах возрастают потребности в фуражном зерне для увеличения производства мяса, молока, яиц и других продуктов животноводства.
В последние годы значительно возросла роль земледелия как экспериментально-прикладной, зональной науки с использованием практического опыта в борьбе с сорняками, разработки влаго- и энергосберегающих приемов и способов обработки почвы и их комплексного применения, культивирование наиболее активно использующих плодородие почв культур, размещая их по наиболее эффективным предшественникам.
По широте и разнообразию действия на почву и растения среди агрономических мероприятий севооборот не имеет себе равных. Влияние его распространяется на все стороны жизни растений и на процессы в почве.
Севооборот и предшественники полевых культур способствуют пополнению и лучшему использованию питательных веществ почвы и удобрений, улучшению и поддержанию благоприятных физических свойств, защите почвы от эрозии и дефляции, предупреждению распространения сорняков, болезней и вредителей сельскохозяйственных культур. Культивирование ра-
ционального севооборота значительно повышает плодородие почвы и повышает урожайность и качество возделываемых сельскохозяйственных культур.
Сельскохозяйственные культуры значительно различаются по биологии, технологии возделывания, влияния на почву и урожай последующих культур. Важно выяснить характер и степень влияния групп культур и в отдельности каждой для оценки их как предшественников. Правильное проведение такой работы дает основание для построения и применения в конкретных условиях таких севооборотов, которые будут повышать плодородие почв и способствовать получению высоких и качественных урожаев возделываемых культур.
Структурная реорганизация экономики страны внесла заметные изменения в отношения между зернопроизводителями и отраслью хлебопродуктов. Хлеб всегда был важнейшим продуктом, мерилом всех ценностей и составляет первооснову жизни народа. Высокий уровень производства зерна позволяет успешно решить зерновую проблему, обеспечить население разнообразными продуктами питания, развивать и повышать продуктивность животноводства и создавать государственные резервы зерна.
Совершенствование структуры посевных площадей и освоение интенсивных специализированных севооборотов является непременным условием успешного развития земледелия в целом, и особенно зернового хозяйства. Нередко изменяются структуры посевных площадей, что влечет за собой пересмотр севооборотов в отношении максимального насыщения их культурами, на которых специализируются хозяйства и даже бессменного их выращивания. Однако при этом создаются известные трудности, которые заключаются в том, что большинство культур при насыщении ими севооборотов и при бессменном возделывании, вызывают почвоутомление, ухудшение фито-санитарного состояния и резкое снижение урожайности. Большим резервом в решении этой проблемы является размещение пшеницы по наилучшим предшественникам для данной зоны.
Племзавод колхоз «Россия» Новоалександровского района Ставропольского края расположен в зоне неустойчивого увлажнения. Ведущей зерновой культурой в хозяйстве является озимая пшеница. Эта культура возде-лывается по различным предшественникам и целью данной работы явилось определение наиболее эффективных предшественников в конкретных условиях. Решение этой задачи обусловит повышение плодородия почв, увеличение урожайности и повышение качества зерна озимой пшеницы. Этому и посвящается данная научная работа.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 1.1 Влияние предшественников на засоренность поля
Важным резервом в обеспечении высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур и повышении их качества является эффективная борьба с сорняками.
Возрастающий уровень общей культуры земледелия позволяет эффективно использовать плодородие почвы без снижения урожайности, увеличивать в доступных размерах посевные площади ведущих культур в севооборотах, создавая тем самым агрономическую основу специализации земледелия. Существующие во многих хозяйствах севообороты, в которых выращиваются различные культуры, ввиду производственной необходимости, часто пересматриваются с целью уменьшения их числа и увеличения содержания зерновых культур. Нередко, в связи с этим, изменяются структуры посевных площадей, что влечет за собой пересмотр севооборотов в сторону максимального насыщения их культурами, на возделывании которых специализируется хозяйство, и даже бессменного их возделывания. При этом создаются известные трудности, которые заключаются в том, что большинство культур при насыщении ими севооборотов и при бессменном возделывании вызывают почвоутомление, ухудшение фитосанитарного состояния и резкое снижение урожайности.
Научно обоснованные севообороты в условиях сельскохозяйственного производства определяют более высокий уровень экосистем, дают возможность большей стабильности агрофитоценозов и позволяют не только поддерживать почву на соответствующем уровне плодородия, но и значительно повышать его (П.И.Сусидко, 1989; А.Д.Шелудько, 1990; М.И.Сидоров, 1993; В.И.Кирюшин, 1996; В.И.Морозов, 1999; О.И.Власова, 2002).
Ежегодные потери урожая зерна от сорняков составляют 8-12 %. Для уничтожения сорняков необходимо проведение комплекса мероприятий в
10
фазу кущения озимой пшеницы (Juttersonke В., Arlt., 2003).
Технология возделывания озимой пшеницы предусматривает размещение ее по лучшим предшественникам, а так же интегрированную защиту растений от сорняков, вредителей, болезней.
Чистый пар, занятые пары горохо-овсяной смесью и люцерной, кукуруза на силос снижают засоренность озимой пшеницы на 42-92 %, по сравнению с бессменными посевами пшеницы. Поздние пропашные предшественники - кукуруза на зерно, сахарная свекла снижают засоренность лишь на 4-16 %. Повторное выращивание пшеницы приводит к значительной засоренности, чем первая, однако, при этом можно отметить положительное влияние последействия чистого пара и занятого горохо-овсяной смесью. Наиболее засоренными были посевы свеклы, где насчитывалось 224 сорняка на одном квадратном метре, при посеве же свеклы по пшенице - только 47 штук. Чередование культур в севооборотных звеньях значительно снижает засоренность поля (Н.С.Бушнев и др., 1979; Н.П.Дядечко, 1981).
В комплексе применяемых агротехнических мер борьбы с сорняками на полях важное место отводится севообороту. Агротехнически обоснованное чередование культур без особых затрат на проведение мер борьбы с сорняками позволяет значительно уменьшить засоренность полей. Несмотря на интенсивное применение химических средств борьбы с сорняками, нельзя сбрасывать со счетов роль обработки почвы в севообороте, биологические возможности самой культуры, нередко подавляющей сорняки (В.И.Морозов, 1999; О.И.Власова, 2002; Г.Р.Дорожко, 2003).
Интенсивная технология возделывания озимой пшеницы предусматривает высокую культуру земледелия. Поэтому следует вести борьбу с сорной растительностью во всех полях севооборота, уделяя особое внимание тем видам сорной растительности, которые трудно уничтожить в ее посевах (В.И.Кирюшин, 1996).
Севооборот является важнейшим элементом биологизации земледелия,
11
оказывая регулирующее воздействие на сорный компонент агрофитоценоза. Видовая насыщенность агрофитоценоза определяется интенсивностью антропогенного воздействия. Период от уборки предшественника до посева озимой пшеницы имеет различную продолжительность, что в свою очередь определяет количество механических обработок почвы для уничтожения сорной растительности.
По многолетним наблюдениям, в зависимости от предшественника, погодных условий и особенностей биологии сорняков, число видов колеблется от 14 до 20, доминирующими являются 3-4 вида. В 2000 году в фазу колошения озимой пшеницы по предшественнику занятый пар преобладал василек синий. В общем количестве сорняков он занимал 41,1 %. Доля вероники плющелистной и фиалки полевой составляла по 10,4 %. В агрофитоценозе озимой пшеницы по предшественнику горох отмечен более широкий спектр видов (В.М.Передериева, О.И.Власова, Д.А.Ткаченко, 2002; А.И.Воронков, 2002; В.Н.Чурзин, 2003; Е.Н.Журавлева, 2003).
Еще в глубокой древности было замечено, что многие растения сильно снижают урожай, если их высевать ежегодно на одном и том же поле. Чередование культур по полям повышает урожай, но не простое чередование, а научно-обоснованное с учетом особенностей культуры и ее агротехники (Э.Д.Адиньяев, 1999).
Важнейшей задачей современного земледелия является предотвращение снижения урожайности и качества выращиваемой продукции в связи с резким сокращением применения минеральных удобрений, а также пестицидов. Они в настоящее время слишком дорогие и, в виду низкой покупной способности сельскохозяйственных предприятий, широкое применение органических удобрений сдерживается высокими затратами на их транспортировку и внесение. В таких условиях задачу повышения урожайности и качества производимой продукции растениеводства можно решать путем более широкого использования земледелия на биологической основе: севооборотов
12
с включением многолетних и однолетних бобовых культур, органических удобрений (включая запашку соломы), применение зеленых удобрений, культивирование промежуточных посевов и др. (Г.Р.Дорожко, 1994; 1998; В.В.Агеев, 1998; Н.С.Голоусов, 1998).
Использование севооборотов с обязательным включением культур — почвоулучшателей - люцерны, эспарцета, донника, зернобобовых культур -значительно повышает содержание в почве органического вещества, улучшает пищевой режим почвы, структуру, водопроницаемость, водоудерживаю-щую способность, аэрацию и т.д. Многолетние травы практически исключают явления эрозии и дефляции почвы, увеличивают урожай и улучшают качество выращиваемых культур в течение трех-пяти лет после их возделывания (Г.Р.Дорожко, 1998; Н.А.Зеленский, 2000; В.П.Калиниченко, 2000; В.М.Передериева, 2002).
Исключительно важное значение севооборота в борьбе с засоренностью полей объясняется чередованием различных культур и приемов их возделывания, благодаря чему изменяются условия произрастания сорняков и создается возможность их уничтожения. Чередование озимых и яровых колосовых культур позволяет подавлять специфические засорители этих посевов. Озимые сорняки могут быть уничтожены осенней зяблевой обработкой, а яровые — сильно угнетаются быстро развивающимися озимыми культурами (В.М.Докучаев и др., 1973; Ф.И.Бобрышев, 2003).
Специализация севооборота на производство зерна часто приводит к увеличению засоренности посевов, росту пораженности растений болезнями, к ухудшению плодородия почвы и снижению урожайности. Бессменный посев озимой пшеницы приводит к уменьшению количества клейковины в зерне и ухудшению ее качества. Размещение культуры по гороху позволяет получать зерно не только с высоким содержанием клейковины (28 и 29 %), но и хорошего качества (Г.Р.Дорожко, 1994; Г.И.Баздырев, 1995).
Вредоносность сорных растений зависит от длительности конкурент-
13
ных отношений между ними и культурой. Характер ее проявлений различен у разных видов. Присутствие в посеве сообщества сорняков с доминированием бодяка полевого снижает количество продуктивных стеблей озимой пшеницы. За счет вредоносности сообщества сорняков с доминированием амброзии полыннолистной происходит потеря массы зерна озимой пшеницы (Сорные растения и меры борьбы с ними, 1992; В.М.Передериева, 1993; Л.С.Горбатко, 1990; 1995; Земледелие Ставрополья, 2004).
Экологически сбалансированные, ресурсосберегающие системы защиты сельскохозяйственных культур от сорных растений в современном земледелии являются одним из путей решения проблемы борьбы с сорняками, доведения их численности до хозяйственно неощутимых размеров. Сорные растения практически повсеместно присутствуют в агрофитоценозах, образуя так называемый сорный компонент, имеющий на каждом отдельном поле специфический видовой состав и численность видов сорняков.
При произрастании в агрофитоценозах культурные и сорные растения находятся в жесткой конкурентной борьбе за земные и космические факторы жизни растений, что приводит, в большинстве случаев, к снижению фактической урожайности сельскохозяйственных культур и, особенно резкому снижению качества получаемой продукции.
Разработка системы управления сорным компонентом агрофитоценоза является важной научной проблемой, решение которой позволит заметно повысить эффективность современных систем земледелия при сохранении экологического потенциала агроландшафтов.
Важная роль в борьбе с сорняками принадлежит научно-обоснованному чередованию культур во времени и по полям. При возделывании озимой пшеницы бессменно запас семян сорняков в почве составил 511,2 млн. шт/га, что почти в два раза больше, чем по люцерне и в 1,5 раза больше, чем по занятому пару (Г.Р.Дорожко, О.И.Власова, В.М.Передериева, 2003).
14
Под вредоносностью понимается свойство сорняков угнетать рост и развитие культурных растений, снижать урожай и ухудшать его качество. Наибольшей вредоносностью отличается марь белая. Снижение урожая от засоренности достигает от 2 до 5 ц/га при наличии 1 сорняка на одном квадратном метре. Вредоносность щирицы колосистой - 1,1 ц/га, несколько меньшая вредоносность осота розового 1,0-0,9 ц/га. Они же отличаются и большим выносом питательных веществ из почвы. С этими сорняками следует начинать борьбу при наличии 0,5-1,0 экземпляра на квадратном метре (М.И.Сидоров, 1993).
Сорные растения в результате конкуренции с культурными значительно влияют на баланс элементов питания, физические свойства почвы, водно-воздушный, тепловой и световой режимы. Так, если озимая пшеница на формировании одного центнера зерна и побочной продукции выносит из почвы 3,2 кг азота, 2,0 кг фосфора и 2,4 калия, то осот розовый, при наличии одного растения на метре квадратном, выносит из почвы азота, фосфора и калия соответственно: 4,0; 7,0; 0,4 кг (Г.Р.Дорожко, 1994; Е.Н.Журавлева, В.В.Сорокин, 2003).
На территории Ставропольского края распространено около 400 видов сорно-полевой растительности. Наибольший вред причиняют такие виды, как: овсюг обыкновенный, щетинник сизый, щетинник зеленый, осот полевой, вьюнок полевой, бодяк полевой, пырей ползучий и другие. В посевах озимой пшеницы в Ставропольском крае преобладают в основном такие виды, как: василек синий, гречишка вьюнковая, осот полевой, осот розовый, вьюнок полевой, ярутка полевая, подмаренник цепкий, виды щетинников. Семенная продуктивность большинства сорных растений значительно больше, чем культурных. По данным различных авторов, одно растение мари белой способно образовывать 75-200, щирицы запрокинутой 120-150, проса куриного 5-15, щетинников 5-32 тысячи семян (Сорные растения и меры борьбы сними, 1992).
15
По данным Ю.Н.Гоштовта (1984) в Казахстане горчак розовый произрастает на площади около 2 млн. га. При наличии 5; 10 и 14 стеблей на 1 квадратный метр урожай пшеницы снижается соответственно на 30; 70 и 82 %.
Высокая потенциальная продуктивность сорняков способствует увеличению потенциальной засоренности полей. Так, во Всероссийском институте льна установлено, что после уборки яровой пшеницы в почву поступило 424, озимой пшеницы - 954, овса - 6070 семян сорняков на один квадратный метр поля. В каждой корзинке горчака розового, число которых на одном растении может достигать 700, развивается от 2 до 26 жизнеспособных семянок. Све-жеосыпавшиеся семена сорняков, попав в почву, не прорастают сразу. Не проросшие семена сохраняют свою жизнеспособность в почве многие годы. Например, семена горца вьюнкового, горчицы полевой, фиалки полевой не теряют всхожести 10, бодяка полевого - 20, пастушьей сумки - 35, мари белой - 38, щирицы запрокинутой - 40, вьюнка полевого - 50 лет (Г.И.Баздырев, 1983).
Для пополнения питательных веществ, выносимых бодяком полевым, необходимо внести 11 кг минеральных удобрений на одну сотку посевов. В опытах Московской сельскохозяйственной академии было выявлено, что даже при хорошем развитии озимой пшеницы сорняки поглощают значительное количество питательных веществ из почвы. Например, в фазе кущения вынос питательных веществ озимой пшеницы составил 70,8, сорняков - 7,2, в фазу цветения - 183,6 и 115,4 и молочной спелости - 137,3 и 154,7 кг/га соответственно. Имея мощную корневую систему сорняки, кроме того, поглощают огромное количество влаги из почвы. Для формирования одного килограмма сухого вещества сорняки поглощают от 250 до 1000 литров воды, что значительно превосходит потребности культурных растений. Овсюг, например, берет в 1,5 раза влаги больше, чем озимая пшеница (Г.Н.Баздырев, 1983).
16
Хотя озимая пшеница и является высоко конкурентной по отношению к сорным растениям, общие закономерности взаимоотношений культурных и сорных растений характерны и для нее (С.В.Натальченко, Е.Н.Журавлева, 2003).
По многочисленным исследованиям надземная масса яровых сорняков: щирицы колосистой, горчицы полевой, горца вьюнкового и других подавляются озимой пшеницей почти полностью и практически не снижают ее урожайность. В известной мере угнетаются многолетние корнеотпрысковые сорняки. В то же время значительно слабо подавляются пшеницей зимующие виды сорных растений. Так, например, засоренность посевов озимой пшеницы дескуреней Софьи приводит к недобору урожая до восьми центнеров с гектара (Е.Н.Журавлева, 2003).
if 1.2 Водный режим почвы в зависимости от предшественников
Вода участвует непосредственно или косвенно во всех физиологических и биохимических процессах, протекающих в растении. Вместе с углекислым газом вода является исходным материалом для образования органического вещества в процессе фотосинтеза и составляет основную часть зеле-* ной массы растения. Листья в среднем содержат воды 80-90 %, корни - 70-
80%. Нормальный обмен веществ в растении зависит от степени насыщения водой протоплазмы клетки. Недостаток воды в тканях вызывает сильное торможение биохимических процессов. Это приводит к большему или меньшему снижению урожая и его качества.
Каждая полевая культура оставляет почву, вследствие процессов своего развития, потребления почвенных запасов влаги и питательных веществ, остающихся после уборки пожнивных остатков (корни, стебли, листья), и различных других особенностей, в совершенно определенном состоянии, которое может весьма различно влиять на последующие полевые культуры. В
17
зависимости от почвы, климата, поступления и выноса питательных веществ, мероприятий по уходу, сроков и способов уборки и т.д. влияние предшественников может также быть весьма различным. Вследствие этого не существует никаких абсолютно хороших или плохих предшественников, а только такие, которые при учете перечисленных факторов в определенных местообитаниях являются для отдельных полевых культур в большей или меньшей степени благоприятными или неблагоприятными (Э.Рюбензам, К.Рауэ, 1969).
Одним из главных факторов почвенного плодородия является запас продуктивной влаги перед севом озимой пшеницы. В зоне выщелоченных черноземов он изменяется как от погодных условий, так и от предшественников. Если осень с достаточным количеством осадков, то в пахотном слое почвы продуктивной влаги почвы содержится по всем как паровым, так и непаровым предшественникам в оптимальном количестве, что обуславливает получение дружных всходов озимой пшеницы. В засушливую осеннюю погоду более благоприятные условия по увлажнению складываются только по раноубираемым непаровым и паровым предшественникам. Чем раньше освобождается поле от культуры, тем выше запас продуктивной влаги в почве перед севом озимой пшеницы (Г.Р.Дорожко, 1994; Н.С.Голоусов, 2002; В.М.Передериева, 2002).
При испытании различных видов занятых паров в зоне неустойчивого увлажнения наиболее высокую эффективность показали: люцерновый с од-ноукосным использованием, а также бобово-злаковые (горох + овес). При этом урожай зерна озимой пшеницы снижается незначительно, особенно при внесении минеральных удобрений. В то же время занятые пары давали 205-297 ц/га высокобелковой зеленой массы. Запасы влаги к моменту сева озимой пшеницы по занятым парам, как правило, достаточны. Так, например, в Ставропольском научно-исследовательском институте сельского хозяйства в среднем за семь лет (1971-1977 гг.) запас влаги по чистому пару в метровом слое почвы составил 347,5 мм, а по занятому пару - 326 мм, в то время, как |
