Урожайность и качество зерна яровой пшеницы в зависимости от агроприёмов её возделывания и засорённости посевов в лесостепи Заволжья

Актуальность работы. Почвенно-климатические условия Поволжья позволяют ежегодно получать высокие валовые сборы зерна пшеницы и другой сельскохозяйственной продукции. Однако обеспечение стабильных урожаев сельскохозяйственных культур сдерживается не только недостатком влаги, но и высокой засоренностью полей. Учеты сорняков, ежегодно проводимые областными станциями защиты растений, показывают высокий и возрастающий уровень засоренности полей, что создает серьезную угрозу продовольственной и экологической безопасности государства (Спиридонов Ю.Я., 2004, Стрижков Н. И, 2007).

Площади зерновых культур, засоренных в средней и сильной степени, составляют более 60% площадей, что связано с особенностями земледелия. В севооборотах при существующей структуре посевных площадей уменьшилась возможность механического воздействия на сорные растения в связи с относительно невысокой долей чистых паров — 9,2% и пропашных культур — 23,7%.

В условиях современного земледелия одной из важнейших задач при возделывании сельскохозяйственных культур решающая роль, которой принадлежит агротехнике, является улучшение фитосанитарного состояния почвы и посевов, а также снижение их засоренности до безопасного уровня.

Недостаточно изучено влияние отдельных элементов системы земледелия, засоренности посевов и, в частности, биологических особенностей сорняков на урожай и качество зерна. Особенно важно выявить изменение количества крахмала, содержания белка, и его фракционного состава.

В связи с этим, особого внимания заслуживает потребность в исследованиях по подбору и эффективному использованию основных элементов системы земледелия по борьбе с сорняками, способных, обеспечивать высокие и стабильные урожаи зерна яровой пшеницы с высоким содержанием белка.

Также значимой проблемой на современном этапе развития земледелия является использование склоновых территорий, учитывая скульптурное строение мезоформ рельефа, проявления эрозии, расположения земель в ландшафтной области или провинции по климатическим особенностям.

Цель исследований. Установить влияние различных способов основной обработки почвы, удобрений, подтипов засорения в севообороте с чистым и сидеральным паром, а также мезоформ агроландшафта на формирование высокого урожая и биохимических показателей качества зерна яровой пшеницы в лесостепи Заволжья. ,.

Задачи исследований.

1. Изучить влияние способа основной обработки почвы, удобрений, подтипа засорения в севообороте с чистым и сидеральным паром на продуктивность и элементы структуры урожая яровой пшеницы.

2. Установить влияние способа основной обработки почвы и удобрений на видовой, состав, количество и массу сорных растений в севообороте с чистым и сидеральным паром.

3. Определить содержание общего белка, его фракционный состав и количество крахмала по фазам развития растений и формирования зерна яровой пшеницы, в зависимости от севооборота, основной обработки почвы, удобрений и подтипа засорения.

4. Установить, влияние подтипа засорения на продуктивность, элементы структуры урожая, биохимические показатели в фазу полной спелости зерна яровой пшеницы по мезоформам агроландшафта.

5. Провести экономическую, эколого-экономическую и энергетическую оценку возделывания яровой пшеницы в зависимости от мезоформ рельефа, севооборота, способа основной обработки почвы, удобрений и подтипа засорения.

Полученные результаты использовать при выработке рекомендаций по возделыванию яровой пшеницы.

Научная новизна. Применительно к условиям лесостепи Заволжья проведены комплексные исследования по изучению влияния систем обработки почвы, удобрений и засоренности посевов малолетними и многолетними сорняками в севообороте с чистым и сидеральным паром на урожайность, элементы продуктивности зерна, содержание белка, его фракционный состав и количество крахмала в зерне яровой пшеницы. Установлена связь между урожайностью яровой пшеницы, количеством и массой сорняков, в зависимости от условий вегетационного периода. Изучено влияние сорных растений малолетнего и многолетнего подтипов засорения на биохимические показатели качества зерна. Дана экономическая, эколого-экономическая и энергетическая оценка возделывания яровой пшеницы в зависимости от подтипа засорения, основной обработки почвы и удобрений. Впервые для условий Поволжья установлено влияние мезоформ рельефа в агроландшафте и засоренности на содержание общего и фракционного белка и количество крахмала в зерне яровой пшеницы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Возделывание яровой пшеницы в севообороте с чистым паром при вспашке на 20−22 см, рыхлении почвы на 10−12 см обеспечивает наибольшую урожайность, повышенное содержание общего и фракционного белка и снижение количества крахмала по сравнению с сидеральным паром и «нулевой» обработкой почвы.

2. Засорение посевов яровой пшеницы многолетними сорными растениями способствует наибольшему снижению её урожайности, а малолетними сорными растениями — наименьшему снижению общего белка.

3. По агроландшафтному профилю можно получить наибольшую урожайность яровой пшеницы, с высоким содержанием общего белка на водоразделах и на выровненных участках у подножья склонов.

4. Возделывание яровой пшеницы экономически и энергетически более целесообразно в звене севооборота с чистым паром при наименьшей засоренности посевов в варианте с рыхлением почвы на 10−12 см, а применение удобрений способствуют снижению данных показателей.

Практическая ценность работы. Изучены приемы технологии возделывания яровой мягкой пшеницы, обеспечивающие при наименьшей засоренности посевов в севообороте с чистым и сидеральным паром и по мезоформам рельефа, получение высоких урожаев с планируемым по биохимическим показателям качеством зерна.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались: на IV Международной научно-практической конференции «Аграрная наука — сельскому хозяйству» (Самара, 2007 г.) — на III Международной научно-практической конференции молодых исследователей «Наука и молодежь: новые идеи и решения» (Волгоград, 2009 г.) — на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Молодые ученые агропромышленному комплексу Поволжья» (Саратов, 2010 г.) — «Вклад молодых учёных в аграрную* науку Самарской области» (Самара, 2011 г.) — на заседаниях кафедры химии и биохимии Самарской ГСХА (2007.2011 гг.).

По теме диссертации опубликовано 4 научных работы, из них одна в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Работа выполнялась на кафедре химии и защиты растений ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия» под руководством доктора биологических наук, профессора Н. П. Бакаевой которой автор выражает глубокую благодарность за научное руководство в работе над диссертацией, а также коллективу кафедры химии и защиты растений и лично зав. кафедрой, профессору В. Г. Каплину за помощь и поддержку во время сбора материала и написании диссертации. Автор благодарен коллективу кафедры земледелия СГСХА и лично зав. кафедрой, профессору Г. И. Казакову за помощь при обсуждении полученных результатов и предоставленную возможность проведения исследований на опытном поле кафедры земледелия в Угорье.

120 ВЫВОДЫ.

1. Продолжительность вегетации яровой пшеницы зависит от складывающихся погодных условий. Самый короткий период вегетации наблюдался в засушливом 2010 г. и составлял 87 дней, а наиболее длинныйв 2008 г. — 98 дней. Основная обработка почвы не влияет на продолжительность вегетации культуры, а внесение минеральных удобрений удлиняет период вегетации культуры на 1 -2 дня.

2. Большей озерненностью колоса (17,8.20,3 шт.) и массой зерна (0,59.0,63 г.) характеризуются посевы без сорняков в севообороте с чистым и сидеральным паром в вариантах со вспашкой на 20−22 см как на удобренном фоне, так и без удобрений. Максимальное количество зерен в колосе наблюдалось в варианте со вспашкой на 20−22 см на фоне внесения удобрений в севообороте с сидеральным паром (20,3 шт.), а наибольшая масса зерен в колосе (0,67 г.) в севообороте с чистым паром в варианте с рыхлением на 10−12 см. Применение чистого пара способствовало увеличению массы зерна в колосе на 4,2% по сравнению с сидеральным паром. Малолетний тип засорения приводит к снижению числа зерен в колосе, до 29,7%, а массы зерен в колосе до 22,4%, а многолетний соответственно до 26,4% и 17,6%.

3. Наибольшее количество продуктивных стеблей перед уборкой урожая яровой пшеницы формируется в севообороте с чистым и сидеральным паром в вариантах без засорения на фоне внесения минеральных удобрений- (362,1.387,5 экз./м"). Засорение посевов малолетними сорняками приводит к снижению числа растений на 1 м² на 19,0.32,5%, а многолетними — на 33,5.40,9%. По профилю агроландшафта наибольшее количество растений яровой пшеницы наблюдалось на водоразделе (357,5 экз./м") и на второй террасе реки Б. Кинель (350,5 экз./м").

4. Максимальная урожайность зерна яровой пшеницы (1,83 т/га) наблюдалась в варианте без сорняков в севообороте с чистым паром при вспашке на 20−22 см на фоне внесения минеральных удобрений, что на 3,4% больше, чем в севообороте с сидеральным паром (1,77 т/га). При засорении посевов в севообороте с чистым паром малолетними сорняками урожайность пшеницы 'снижается на 40,0%, многолетними — 43,4%, а в севообороте с сидеральным паром — на 44,9%. По профилю агроландшафта максимальная урожайность зерна яровой пшеницы была получена на второй террасе р. Б. Кинель (2,13 т/га) в варианте без сорняков. Засоренность посевов пшеницы малолетними сорняками способствует снижению урожайности на 19,0.38,5%, а многолетними — на 14,6.26,4%.

5. На степень засорённости посевов яровой пшеницы в севооборотах с 1 чистым и сидеральным паром существенное влияние оказывают погодные условия. Следует отметить, что благоприятные по увлажнению годы способствуют в большей мере росту и развитию малолетних сорняков как по массе, так и по количеству, а при дефиците осадков более устойчивыми к стрессовым условиям среды оказываются многолетние сорные растения, они в меньшей степени реагируют на погодные условия. Наибольшее количество сорных растений, как по количеству, так и по массе наблюдалось в севообороте с сидеральным паром при «нулевой» обработке почвы.

О О малолетних — 80,0. 127,9 шт./м и 91,1. 155,1 г/м", многолетних — 4,1.5,3.

О О шт./м" и 37,9.43,1 г/м. По профилю агроландшафта наибольшее количество у сорняков наблюдалось в верхней части склона (145,2 экз./м"), а наибольшая масса на водоразделе (116,5 г/м").

6. В период роста и развития яровой пшеницы преобладающей в. листьях являлась альбуминовая фракция белков. По фазам созревания зерна от молочной к полной спелости увеличивалась доля клейковинной высокомолекулярной проламиновой фракции. Наибольшее содержание её наблюдалось в фазу полной спелости зерна в севообороте с чистым паром в вариантах со вспашкой на фоне внесения минеральных удобрений (7,2.7,3%). По профилю агроландшафта максимальное содержание проламиновой фракции (7,0%) наблюдалось на второй террасе реки Б. Кинель. Засоренность посевов яровой пшеницы малолетними сорняками по фракциям белка приводит к снижению их содержания на 3,0. 18,8%, а при многолетнем подтипе засорения снижение отдельных фракций белка составляло 4,8.26,7%.

7. Наибольшему накоплению общего белка в листьях до 9,2% способствовал вариант в севообороте с чистым паром при вспашке на 20−22 см на фоне внесения минеральных удобрений. Севооборот с чистым паром способствует накоплению общего белка в зерне яровой пшеницы на 2,3% больше, чем с сидеральным паром. Засорение посевов яровой пшеницы приводит к его снижению на 6,7. 14,9% при малолетнем подтипе засорения, и на 4,9. 11,2%> при многолетнем. По профилю агроландшафта наибольшее накопление общего белка — 12,8% наблюдалось на второй террасе реки Б. Кинель.

8. Размещение яровой пшеницы в звене севооборота с сидеральным паром, применение «нулевой» обработки почвы сопровождалось повышением содержания количества крахмала в зерне на 2,6% по сравнению с чистым паром и вспашкой. При засорении посевов яровой пшеницы малолетними сорняками содержание крахмала в зерне по сравнению с вариантами без сорняков увеличилось на 3,4%, а многолетними — на 3,1%. Наибольшему накоплению крахмала, способствует нижняя часть склона' (67,0%). При малолетнем подтипе засорения количество ' крахмала увеличивается на 1,4.2,3%, а при многолетнем — 1,1.2,2%.

9. Экономически целесообразно было возделывание яровой пшеницы в севообороте с: чистым паром, на свободных от сорняков посевах, в связи с наибольшей стоимостью произведенной продукции с 1 га и в среднем составляло 7,72 тыс. руб./га и наименьшей себестоимостью 1 т зерна равной 2,20.2,37 тыс. руб. При возделывании яровой пшеницы наибольшую прибыль можно получать в звене севооборота с чистым паром в среднем на 16,1% больше по сравнению с сидеральным паром. При возделывании яровой пшеницы по профилю агроландшафта наименьшая себестоимость 1 т зерна составила 2,61 тыс. руб., максимальная прибыль — 4,03 тыс. руб./га и рентабельность 72,48% полученных на второй террасе реки Б. Кинель на свободных от сорняков посевах яровой пшеницы.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

1. Для получения стабильно высоких урожаев яровой мягкой пшеницы свыше 2,0 т/га в условиях лесостепи Заволжья по мезоформам агроландшафта предпочтительно возделывать её у подножья склона третьей культурой в севообороте с чистым паром при вспашке на 20−22 см на фоне внесения минеральных удобрений.

2. Для получения высококачественного зерна с максимальным содержанием общего белка свыше 14,0% необходимо возделывать яровую мягкую пшеницу в звене севооборота с чистым паром на фоне внесения минеральных удобрений при засорении посевов, не превышающих экономического порога вредоносности. им.