Разработка и обоснование прогрессивных агротехнических приёмов выращивания свеклы столовой сорта Опольски в условиях Брянской области

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра растениеводства

Курсовой проект

Разработка и обоснование прогрессивных агротехнических приёмов выращивания свеклы столовой сорта Опольски в условиях Брянской области Санкт-Петербург 2013 г.

• Введение
• 1. Разработка и обоснование прогрессивных агротехнических приёмов выращивания свеклы в условиях Брянской области (Обзор литературы)
• 1.1 История и значение культуры
• 1.2 Ботанико-биологические особенности свеклы
• 2. Агроклиматические и почвенные условия Брянской области
• 2.1 Почвы и их агрохимическая характеристика
• 2.2 Климатические и агрометеорологические условия
• 3. Обоснование программируемой урожайности свеклы по обобщённым почвенно-климатическим показателям Брянской области
• 3.1 Биологические особенности и хозяйственная характеристика сортов свеклы
• 3.2 Расчёт уровней программируемой урожайности
• 4. Разработка агротехнических приёмов возделывания свеклы
• 4.1 Размещение культуры в севообороте
• 4.2 Система обработки почвы
• 4.3 Система удобрений
• 4.4 Подготовка семян к посеву и посев
• 4.5 Уход за посевами (посадками)
• 4.6 Уборка урожая
• 5. Технологическая карта возделывания сахарной свеклы
• Выводы
• Список использованной литературы

В нашей стране широко внедряется в производство интенсивная технология возделывания свеклы, разработанная научно-исследовательскими учреждениями. Она представляет собой комплекс взаимосвязанных механизированных технологических приемов и организационных мероприятий, обеспечивающих повышение урожайности при сокращении затрат ручного труда в 2−3 раза.

Интенсивная технология возделывания, разработанная для свеклосеющих хозяйств РФ ВНИИСС и другими научно-исследовательскими учреждениями и организациями в тесном содружестве с сельскохозяйственными органами и передовиками производства, является национальным достоянием страны и не уступает зарубежным технологиям.

Опыт показал, что главные условия ее высокой эффективности — применение всех агротехнических приемов возделывания свеклы в комплексе и высококачественное их выполнение в оптимальные сроки.

Важным условием интенсификации производства является исключение ручного труда на всех операциях, замена его машинным. В настоящее время применяется ручной труд при возделывании и формировании густоты насаждений растений, прополке сорняков и уборке урожая. Сокращая затраты труда только на этих операциях, можно создать условия для интенсификации технологии возделывания сахарной свеклы, доведя затраты труда до 70−90 чел/час на гектар.

Развитию свекловодства в России должно уделяться постоянное внимание. К сожалению, обеспеченность в необходимой технике, транспортных и погрузочных средствах, минеральных удобрениях, высокоэффективных гербицидах и химических средствах защиты от вредителей и болезней недостаточна.

За последние годы, в результате экономического кризиса, практически полностью разрушена материально-техническая база свеклосеющих хозяйств, что привело к снижению не только урожайности корнеплодов, но и вытеснению свеклы другими, менее трудоемкими культурами.

Однако, и в таких условиях свекла остается одной из ведущих культур, определяющих экономику не только отдельного хозяйства, но и сельскохозяйственной отрасли в целом.

Тема курсового проекта: разработка и обоснование прогрессивных агротехнических приемов выращивания Свеклы столовой в условиях Брянской области является очень важной, так как повышение урожайности свеклы необходимо для удовлетворения потребности человека в овощной продукции.

Цель курсового проекта — разработать прогрессивные агротехнические приемы выращивания свеклы столовой для получения стабильно высоких урожаев хорошего качества с минимальной себестоимостью и обеспечением охраны окружающей среды.

Задачи курсового проекта;

1. Изучить биологические особенности и технологию возделывания свеклы столовой.

2. Рассчитать уровни программируемой урожайности свеклы столовой.

3. Определить дозы удобрений, необходимые для удовлетворения потребности свеклы столовой в основных элементах питания

4. Разработать интенсивную технологию возделывания свеклы столовой в условиях Брянской области.

1. Разработка и обоснование прогрессивных агротехнических приёмов выращивания свеклы в условиях Брянской области (Обзор литературы)

1.1 История и значение культуры

Все современные виды свёклы происходят от дикой свёклы, растущей на Дальнем Востоке и в Индии, которую использовали в пищу с незапамятных времён. Первые упоминания о свёкле относятся к Средиземноморью и Вавилону, где её использовали как лекарственное и овощное растение. Первоначально употребляли в пищу только её листья, а корни использовались в лечебных целях.

Свёклу очень ценили древние греки, приносившие свёклу в жертву богу Аполлону. Первые корнеплодные формы появились (по Теофрасту) и были хорошо известны к IV веку до нашей эры.

К началу н.э. появились культурные формы обыкновенной корнеплодной свёклы; в X—XI вв.еках они были известны в Киевской Руси, в XIII—XIV вв.еках — в странах Западной Европы. В XIV веке свёклу начали выращивать в северной Европе.

Кормовая свёкла была выведена только в XVI веке в Германии. Полная дифференциация свёклы на столовые и кормовые формы произошла в XVI—XVII вв.еках и уже в XVIII веке этот овощ быстро распространился по странам Европы. Кормовая свёкла по химическому составу мало отличается от других видов свёклы, но её корнеплоды содержат большое количество клетчатки и волокон.

С конца XIX и в XX веке все виды свёклы распространились на все континенты, кроме Антарктиды.

сахарная свекла агротехнический возделывание

1.2 Ботанико-биологические особенности свеклы

Сахарная свекла (Beta vulgris L. V. saccharijera) относится к семейству маревых (Chenopodiaceac), классу двудольных.

Сахарная свекла, как и другие культурные формы свеклы при обычных условиях выращивания характеризуются, как привило, двулетним циклом развития с одногодичным плодоношением к концу второго года жизни. [4]

Семя составляет 20−30% массы плода и имеет блестящую красновато-бурую оболочку. Оно имеет мало питательной ткани (мучнистый — крахмалистый перисперм). Из-за малого запаса энергии семена при высеве следует заделывать мелко. Масса тысячи семян составляет 15−20г с [4]

Корнеплод образуется постепенным утолщением ткани из трех органов растения.

1. Из верхней части главного корня образуется основная часть корнеплода. Внизу корнеплод переходит через хвостик свеклы (диаметр < 1 см) в стержневой корень. В двух противоположных, более или менее выраженных бороздках растут боковые корни первого порядка. Они сильно разветвляются и образуют большое число боковых и мочковатых корней.

2. Переходная часть от корня к побегу представляет собой шейку или гипокотиль. Шейка находится между закладкой верхних боковых корней и нижних листьев. На ее поверхности нет ни корней, ни листьев.

3. Головка, эпикотиль, является нижней частью побега. Она начинается непосредственно под закладкой нижних листьев. На ее вершине находится конус нарастания и сердцевинные листья. Переход от головки к шейке можно четко определить: это место, где сосудистая система четко переходит из беспорядочного положения в концентрические кольца (у сахарной свеклы от 8 до 12). головка занимает 10−15% длины корнеплода, шейка 10−20 и собственный корнеплод — 65−80%

4. Корневая система состоит из главного корня, боковых корней корневых волосков. Мочковатая корневая система, которая имеет решающее значение для поглощения воды и питательных элементов, находится на глубине почвы до 25 см. К концу вегетации в этом слое сосредоточено до 60−80% этих корней, глубже 1,5м — примерно 10%. До конца вегетации в зависимости от почвы могут проникнуть на глубину 1,2−3м и достигать общей длины 10−15 КМ/КВ. м.

5. Ботва сахарной свеклы состоит из листьев (листовая пластинка и черешок) и головки. Две семядоли после выхода на поверхность зеленеют (фаза «вилочки»). Через 6−80 дней после всходов образуется первая пара настоящих листьев, затем следует 2−5 пара. Дальнейшие листья развертываются по одному. [8]

Листья: Лист состоит из пластинки и черешка. Характер поверхности листьев зависит от сортовых особенностей и условий выращивания сахарной свеклы.

Поверхность листовой пластин бывает гладкой или гофрированной, разной толщины и окраски. Края листьев могут быть волнистые и гладкие. Окраска листьев варьирует от светло до темно-зеленого. По характеру расположения различают листья торчащие углом между осью листовой пластинки и горизонтальной поверхностью равен или больше 70⁰), полуторчащие (30 — 60⁰) и распластанные (углом меньше 30⁰). Как правило, более продуктивны торчащие листья. [5]

Стебли. Три основных типа: одностебельный (имеет центральный цветоносный побег, сильно разветвленный), неравномерный (состоит из 2 — 5 и более цветоносных побегов, из которых один заметно выделяется), равномерный (имеет 2−5 и более развитых, примерно одинаковых по величине цветоносных побегов).

На цветоносных побегах в пазухах листьев и прицветников цветки многосемянной свеклы располагаются группами по 2 — 4, иногда больше, реже по одному; у односемянной — цветки одиночные. Цветоносные побеги имеют конусовидный тип прикрепления цветков, а затем плодов и соплодий. Цветки обоеполые, простые, с зелеными чашечковидными околоцветником, остающимся при плодах. Преобладает перекрестное опыление ветром.

Листья образуют розетку. Следует отметить, что растение сахарной свеклы в зависимости от почвенно-климатических условий и агротехники возделывания во время периода образует 30−90 новых листьев и сбрасывает до уборки старых от 60 до 70%. Посевы сахарной свеклы образуют в 4−5 раз больше листовой поверхности, чем поверхность почвы, которую они занимают.

При нормальных условиях в год посева у сахарной свеклы не образуется цветоносного побега, т. е. переход в генеративную фазу происходит только на втором году развития. Однако по разным причинам уже в первом году могут появиться «цветухи». Образование «цветухи» в основном вызывают: генетическая склонность к «цветухе», внешние факторы. [2]

Из внешних факторов образование «цветухи» индуцируют особенно низкие температуры на ранних стадиях развития растений сахарной свеклы, так как они в стадии 2−4 листьев особенно чувствительны к воздействию пониженных температур. Длительные средние дневные температуры от 50 до 80 С в этой стадии способствуют образованию «цветухи». Влияют и физические свойства почвы (плохая структура или агротехнические мероприятия несбалансированное удобрение, неправильное внесение гербицидов).

С физической точки зрения все факторы жизни растений (свет, тепло, вода, пища, воздух) являются необходимыми, незаменимыми и равнозначными. [1]

Чтобы на практике правильно использовать основной закон земледелия — закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений, необходимо не только иметь наличие указанных факторов, но и создавать определенное сочетание или соотношение между ними.

Сахарная свекла очень требовательна к условиям жизни и резко реагирует на их изменения. Из всех факторов, определяющих величину урожая свеклы, в минимуме находиться вода.

Сахарная свекла довольно засухоустойчива и экономно расходует влагу. Транспирационный коэффициент ее в первый год жизни — 397 единиц с колебанием от 240 до 600 и более. Длинный период вегетации позволяет свекле продуктивно использовать осадки второй половины лета.

Имея низкий транспирационный коэффициент и относительно высокую засухоустойчивость, свекла предъявляет высокие требования и потребляет значительно больше воды, так как является одной из самых высокоурожайных культур. Кроме того, сахарная свекла имеет высокий коэффициент водопотребления (100 — 150) — расход воды на единицу урожая.

Оптимальной влажностью, при которой идет интенсивный рост и получают максимальный урожай, является 60% Н. В.

Критический период в отношении обеспеченности свеклы первого года жизни водой приходится на июль-август, то есть на период, когда сахарная свекла имеет максимальную листовую поверхность и когда она усиленно потребляет питательные вещества — период интенсивного роста корнеплода.

Если период вегетации свеклы в первый год жизни с 15 мая по 15 октября разделить на три части по 50 дней, то соотношение потребляемой воды за каждый из них будет примерно 1: 9: 3.

Потребляя много влаги, сахарная свекла сильно иссушает почву на глубину 150 — 200 см.

К теплу сахарная свекла средне требовательна. Посев свеклы начинают при температуре почвы 6°-8° С на глубине 5−1 О см. При этом всходы появляются через 8−1 О дней.

В фазу всходов для свеклы губительны заморозки — 1°. — З° С, в фазу вилочки — 3. — 4⁰ С

С появлением первой пары настоящих листьев устойчивость свеклы к заморозкам повышается, и она может переносить кратковременные заморозки — 3⁰…-4⁰С, даже — 8⁰С

Оптимальная температура для роста и развития свеклы — около 20° 22⁰С.

Чувствительна сахарная свекла к осенним заморозкам. Подмороженные, а затем оттаявшие корнеплоды быстро теряют сахар и снижают товарные качества.

Сумма среднесуточных температур для сахарной свеклы составляет в основных районах свеклосеяния 2400−2800⁰ С.

К свету свекла высокотребовательна, растение длинного дня.

Особенно важно освещение при накоплении сахара, так как 1 дм 2 листовой поверхности накапливает в час приблизительно 12 мг сахара. За вегетацию образуется 70−90 листьев с общей площадью 3000−5000 см 2, то есть, в 3−5 раз больше площади почвы, которую занимает 1 растение.

Равномерное размещение растений сахарной свеклы на площади, отсутствие сорных растений, улучшая освещение, освещение, повышает коэффициент использования ФАР.

К почве сахарная свекла предъявляет повышенные требования и при этом довольно устойчива к засолению. Высокие урожая корнеплодов и семян свекла дает на плодородных, хорошо аэрируемых черноземах, суглинистого мехсостава с глубоким пахотным слоем, нейтральной или слабощелочной реакцией почвенного раствора и высоким содержанием растворимых питательных веществ, имеющих плотность сложения 1,0 — 1,2 г/см 3. Оптимальная рН 6,5−7,5.

Непригодны для свеклы песчаные, тяжелые глинистые, каменистые и болотистые почвы)

В первый год жизни свекла проходит следующие фазы:

Прорастание семян,

всходы, фазу «вилочки» ,

фаза второй пары настоящих листьев,

фаза третьей пары настоящих листьев,

смыкания в междурядья,

размыкания междурядий.

Семена при прорастании поглощают воды 120−170% к массе воздушно-сухих плодов. Длительность периода посев — всходы сильно зависит от температуры при оптимальном соотношении других факторов. При 1−20 С этот период составляет 45−60 дней, 3−40 С — 25−30, 6−70 С — 10−15, 10−120 С — 8−10, а при 15−250 С 3−4 дня. Оптимальная температура для прорастания семян 250 С. Через 8−10 дней после появления всходов из почки, расположенной между семядолями, появляется первая пара настоящих листьев. Период от всходов до появления первой пары настоящих листьев свеклы называют фазой вилочки, которая длится 8−10 дней.

Через 2−3 дня после первой появляется вторая пара настоящих листьев, через такой же срок — третья, а затем — четвертая и пятая (каждая из этих фаз длиться 2−3 дня).

Начальные фазы роста и развития свеклы проходят быстро: от первой до пятой пары настоящих листьев приходит 10−12 дней. Это время является окончанием формирования густоты растений.

Одиннадцатый и последующие листья нарастают не парами, а по одному по спирали: с 11-го по 20-й лист — через каждые 1,5 дня, с 21-го по 30-й — через 2 дня и после 30-го листа — через 2,5 дня.

За период вегетации сахарной свеклы первого года жизни (150−170 дней) на головке корнеплода появляется 50−60, до 90 листьев

Нормальная жизнедеятельность растений может протекать только при полном обеспечении их всеми элементами питания. Недостаток одного из них приводит к нарушению физиологических процессов в растении, что снижает производительность.

Усвоение питательных веществ из почвы происходит при помощи корневых волосков, которыми густо покрыты корни растения. Их оболочка обладает хорошей проницаемостью, в результате чего при контакте корневых волосков с почвенными площадями и происходит поглощение питательных веществ. Сахарная свекла по сравнению с многими другими культурами потребляет значительно больше питательных веществ. При урожайности корнеплодов 300 ц с 1 га, она выносит из почвы примерно 120 кг N, 50−55 кг Р 20 5 и 150−170 кг Н₂ О. При этом вынос питательных веществ во многом зависит от количества их в почве, соотношение различных элементов питания, особенности почвы, условий увлажнения и других факторов. [3]

Приводим физиологическое значение элементов минерального питания сахарной свеклы.

Азот имеет особое значение в жизни сахарной свеклы, он входит в состав всех аминокислот, из которых строятся молекулы белков.

При недостатке азота листья у сахарной свеклы приобретают светло-зеленый оттенок, становятся бледно-желтоватый, ускоряется отмирание старых листьев, прекращается рост листьев, угнетается развитие корневой системы, прирос корнеплода затухает, все это приводят к засыханию свеклы и снижению ее урожайности.

При избыточном азотном питании усиливается развитие листьев, затягивает созревание свеклы, сахаристость корнеплодов уменьшается, в них повышается содержание общего и растворимого азота, в также золы, технологические качества свеклы. Чтобы получить высокую урожайность корнеплодов с хорошими технологическими качествами, необходимо обеспечить на ранних фазах роста свеклы умеренное питание растений азотом.

В период формирования основной массы листьев нужно удовлетворить потребность растений во всех элементах минерального питания, а по мере приближения растений к созреванию следует несколько ограничить азотное питание растений.

Фосфор необходим растению сахарной свеклы для обмена веществ, синтеза сахарозы. Основным источников его для растений являются соли ортофосфорной кислоты. Потребность растения в фосфоре осуществляется в течении всей вегетации. Недостаток его, особенно в начальной период роста, приводит к уменьшению содержания нуклепротеидов и фосфатидов, из-за чего растение не может нормально развиваться даже при последующем нормальном обеспечении его фосфорным питанием.

При фосфорном голодании резко тормозится рост листьев и корнеплодов. При этом листья приобретают тусклую темно — зеленую окраску с характерным синеватым оттенком. На них появляются темно-бурые пятна, края подсыхают, образуя бурую кайму. Достаточное обеспечение растений фосфором способствует более быстрому образованию листьев, нарастанию корнеплодов, ускорению созревания свеклы и в большинстве случаев повышению сахаристости и улучшению технологических качеств корнеплодов.

Калий. Этот элемент хотя и не образует каких-либо прочных комплексных соединений с органическими веществами, но играет роль в углеводном и белковом обмене растений.

Калий способствует нормальному процессу фотосинтеза, усиливает использование азота в аммиачной форме и отток углеводов из листа в корнеплод, активизирует деятельность ферментов, повышает водоудерживающую способность протоплазмы, устойчивость растений к преждевременному обезвоживанию и увяданию.

При недостатке калия снижается урожайность и содержание сахара в корнеплодах, уменьшается устойчивость растений к засухе и некоторым заболеваниям, замедляется образование хлорофилла в листьях и ослабляется процесс фотосинтеза.

О неудовлетворительности обеспечения растений калием можно судить по их внешнему виду. При недостатке калия между боковыми жилками листьев появляются светлые пятна, а сами жилки листьев остаются зелеными, края листьев желтеют и засыхают, приобретая темно-коричневый цвет.

Для развития и произрастания растений сахарной свеклы необходимы микроэлементы.

Натрий улучшает усвоение растением фосфора и калия частично может заменить калий, он усиливает отток углеводов из листьев в корни, чем и обуславливается повышение сахаристости корнеплодов при его внесении.

Кальций участвует в водном, углеводном и азотном обменах в растениях. Избыток его ухудшает поступление в растение фосфора. Недостаток кальция угнетает развитие корневой системы. Он накапливается в стареющих тканях (больше всего в листьях и стеблях) и не используется растением вторично.

Мapгaнeц оказывает большое влияние на окислительно-восстановительные процессы в растениях и на ферментативную деятельность, участвует в процессах фотосинтеза, дыхания, в углеводном и белковом обмене. Он способствует лучшему усвоению азота, фосфора, калия, улучшает отток углеводов из листьев в корнеплоды, что приводит к заметному повышению сахаристости и урожайности сахарной свеклы.

Бор играет важную роль в процессе фотосинтеза, значительно влияет на оплодотворение, плодоношение и рост корнеплодов. При нормальном обеспечении растений бором увеличивается долговечность листьев, 1 повышается сахаристость и урожайность.

Недостаток бора приводит к заболеванию растений гнилью сердечка которое проявляется в том, что молодые листочки внутренней части розетки закручиваются, буреют или чернеют и отмирают, ткани корнеплода сначала шейки, а затем глубже загнивает. Болезнь распространяется от центра листовой розетки к ее периферии.

Мeдь повышает интенсивность дыхания и фотосинтеза, влияет углеводный и белковый обмен, повышает устойчивость растений некоторым грибковым и бактериальным болезням.

2. Агроклиматические и почвенные условия Брянской области

2.1 Почвы и их агрохимическая характеристика

Как мы видим из Таблицы 1 почва севооборота весьма благоприятна для произрастания сахарной свёклы, так как обогащена питательными веществами P₂O₅ и K₂O и содержание гумуса также достаточно велико.

Таблица 1. Почвы севооборотов и их агрохимические показатели

2.2 Климатические и агрометеорологические условия

Таблица 2 показывает, что количество осадков в Волгоградской области за вегетационный период сахарной свёклы в 2011 году (258 мм) превысило аналогичный показатель средних многолетних данных (225 мм). Это значит, что в плане увлажнённости 2009 год является достаточно удачным для возделывания сахарной свёклы.

Таблица 2. Распределение атмосферных осадков за вегетацию, мм

В таблице 3 показаны среднемесячные температуры вегетационного периода сахарной свеклы в Волгоградской области за 2010, 2011 годы и средние многолетние данные за этот же период, а также отклонение значений температуры 2011 года от средних многолетних значений. Из таблицы видно, что сумма температур за вегетационный период в 2011 году ниже, чем сумма средних многолетних температур, но начало вегетационного периода более тёплое по сравнению со средними многолетними данными. Особенно велико отклонение 2011 года от средней многолетней температуры в апреле +118%.

Таблица 3. Среднемесячные температуры воздуха, °С

Продолжительность вегетационного периода 123 дня

3. Обоснование программируемой урожайности свеклы по обобщённым почвенно-климатическим показателям Брянской области

3.1 Биологические особенности и хозяйственная характеристика сортов свеклы

Сахарная свекла, относясь в принципе к растениям аридного типа, приобрела в результате совершенствования сортов и технологии производства достаточно высокую агроклиматическую адаптивность для того, чтобы ареал ее возделывания расширился в масштабах всего умеренного климатического пояса Земли. Однако и при этом она является достаточно требовательной практически ко всем составляющим агроклиматического потенциала, оставаясь в значительной мере «культурой годовой агротехники», хотя и с существенными смягчениями этого распространенного ранее ее определения за счет успехов в развитии селекции и технологии.

При всей сложности и ограниченности пофакторной оценки агроклиматического потенциала интенсификации свекловодства в силу непростых здесь корреляций и синергетических эффектов основополагающим в системе «климат-погода» остается то, насколько полно обеспечиваются специфические потребности интенсивных посевов сахарной свеклы в фундаментальных факторах продуционного процесса — в воде, солнечной радиации во всех ее составляющих (тепло, освещенность, ФАР), в кислороде и углероде воздуха и воздушной среды почвы.

В целом сахарная свекла относится к культурам, сравнительно экономно расходующим воду, и поэтому является достаточно засухоустойчивой. Средний показатель коэффициента транспирации, то есть количества испаряемой листьями воды в граммах в расчете на один грамм сухого вещества, синтезируемого в урожае надземной и подземной части растений, у нее составляет 397, тогда как у пшеницы — 513, а у картофеля — 638. Однако в связи с исключительно интенсивным продукционным процессом растений сахарной свеклы, очень большим суммарным накоплением ими сухого вещества 1 га посева при урожайности 400 — 500 ц корнеплодов расходует только на транспирацию от 4 до 8 тыс. т воды. Кроме того 20 — 30% этого количества воды практически неизбежно расходуется в ее посевах на свободное испарение из поверхности почвы. Отсюда и очень высокая требовательность сахарной свеклы к водному балансу и режиму водообеспеченности свеклопригодных территорий.

Удовлетворительно проблемы влагообеспечения интенсивных ее посевов решаются лишь на тех территориях, где почвы с хорошими водоудерживающими свойствами имеют весной запасы продуктивной влаги в метровом их слое на уровне не менее 170 — 180 мм, а поступление воды из осадков за период вегетации свеклы составляет не менее 340 — 350 мм при благоприятном их распределении (выпадении) по месяцам вегетации, особенно, в критические по водопотреблению периоды развития растений. Во всех других условиях уже требуется применение особых агротехнических мер запасания и сбережения влаги или же орошение посевов.

Сахарная свекла имеет ряд специфических требований к водообеспеченности, связанных, в основном, с особенностями водопотребления и водного режима роста и развития растений по фазам и периодам их вегетации.

Для успешного прорастания ее семян в силу специфики их анатомо-морфологического строения (клубочек с большим околоплодником) требуется 120 — 170% воды от их массы. И сама по себе эта потребность в воде на фоне других сельскохозяйственных культур очень большая, но еще и обеспечить ее надо за счет влагоемкости посевного слоя почвы толщиной всего лишь в 2 — 2,5 см. Отсюда исключительное значение очень тесного контакта семян с почвой, тщательного агротехнического предохранения ее от пересыхания во время предпосевной, припосевной и послепосевной обработки, поддержания притока влаги из более глубокого почвенного слоя. Малейший недостаток влаги затягивает появление всходов, снижает полевую всхожесть семян.

В течение вегетации расход воды на транспирацию нарастает по мере увеличения листовой поверхности растений, интенсивности ростовых процессов и фотосинтеза. Самый высокий уровень водопотребления приходится на фазу смыкания листьев в междурядьях, что совпадает с максимумом роста растений и сахаронакопления и приходится, как правило, на июль — август. Если период вегетации сахарной свеклы (15 мая — 15 октября) разбить на три равные (по 50 дней) части, то соотношение расхода воды в каждой из них будет близко к 1: 9: 3. Наиболее пагубным для продуктивности является даже кратковременный недостаток влаги в пиковый период потребления, особенно во второй половине июля — начале августа.

В связи с тем, что транспирация является не только механизмом водоснабжения растений, но и их теплорегуляции, ее уровень существенно увеличивается в условиях повышенной температуры и пониженной влажности воздуха. Это отражается на динамике водопотребления в связи с особенностями температурного режима периодов вегетации в одной и той же зоне, его различиями по годам выращивания сахарной свеклы, а также в течение дня. При других равных условиях зональное и по годам выращивания повышение уровня температурного режима вызывает увеличение расходов воды на транспирацию. Этому способствует и то, что у сахарной свеклы устьица листового аппарата раскрыты даже ночью.

Оптимальной для сахарной свеклы является влажность почвы в пределах 60 — 70% от ее наименьшей влагоемкости. Естественно, что почвы с большим уровнем самого показателя наименьшей влагоемкости полнее, вплоть до оптимума, обеспечивают количественную потребность интенсивных посевов сахарной свеклы в воде. Следует отметить, что при всей высокой требовательности сахарной свеклы к водообеспечению смягчающим фактором здесь выступает достаточно мощная и глубоко проникающая в почву ее корневая система. Один гектар интенсивного посева сахарной свеклы с хорошо и гармонично развивающимися растениями использует запасы влаги из объема почвы не менее 20 — 25 тыс. м3. При этом в продуционный процесс могут вовлекаться водные ресурсы не только отдельных полей, но и целых территорий. Именно в этом заключается одна из сторон эффективности агроэкосистемного подхода к повышению полноты использования агроклиматических ресурсов на основе ландшафтных систем земледелия.

Отношение к теплу

Сахарная свекла относится к культурам с умеренными требованиями к теплу. Ее продуционный процесс идет достаточно интенсивно и завершается значительным результатом по показателям урожайности корнеплодов и их технологических качеств при относительно широком диапазоне суммы активных температур воздуха от 1900 до 3500 °C. Оптимальной же принято считать сумму этих температур, составляющую в среднем 2340 °C. Однако и это значение является оптимальным очень относительно. Оно может существенно увеличиваться во всех тех случаях, когда среднесуточные температуры периода вегетации сахарной свеклы в большей мере приближаются к оптимальным, а длительность самого периода возрастает. То есть и здесь имеет исключительное значение не только и не столько баланс тепла, сколько оптимальный тепловой режим периода вегетации и его отдельных этапов.

Сама потребность сахарной свеклы в тепле, в уровне и режиме теплообеспеченности обусловлена двумя основными факторами: тепло необходимо для эффективного протекания биохимических реакций, лежащих в основе всех процессов жизнедеятельности растений, в соответствии с законами биологической термодинамики; транспирация как основа водоснабжения и водного режима растений по своей физической сущности является биологическим тепловым двигателем. Следует отметить, что оба эти факторы (процессы) имеют близкий по значению оптимум как относительно баланса, так и режима теплообеспеченности практически на всех этапах вегетации сахарной свеклы.

Для оптимального хода процесса прорастания семян сахарной свеклы необходимое количество тепла в сумме составляет 100 — 125 °C. Так как семена способны прорастать и при температуре, близкой к нижнему рубежу биологически активной (3 — 4°С) и даже при существенно более низкой (1 — 2°С), а оптимум находится в широких границах (12 — 25°С), то необходимая сумма температур для всего процесса прорастания может быть набрана за период — соответственно от 60 до 3 — 4 дней. При рекомендованных сроках начала сева сахарной свеклы, связанных с достижением температурой в посевном слое почвы уровня 6 — 7 °C, прорастание семян длится в среднем 8 — 10 дней.

Растения сахарной свеклы в фазе «вилочки» относительно легко переносят кратковременные заморозки до минус 3 °C, а в фазе первой пары настоящих листьев — до минус 4−5°С. Однако воздействие пониженных температур в это время может вызывать цветушность растений неустойчивых к этому явлению сортов и гибридов.

Наиболее полная реализация биологического потенциала продуктивности сахарной свеклы возможна в условиях, когда основные фазы роста надземной и подземной части растений, синтеза сухих веществ и сахаронакопления приходятся на период с температурами, близкими к оптимальным для этих процессов, то есть в интервалах 15−23°С. При этом для наиболее интенсивного и продуктивного фотосинтеза необходима температура около 20 °C, хотя даже очень большой градиент температур (10 — 30°С) в количественном отношении на результаты фотосинтеза в целом влияет незначительно. Полной депрессии фотосинтеза не происходит даже при температуре 40° С, он продолжает превалировать над дыханием, тогда как у многих других культур (например, картофеля) при такой температуре интенсивность дыхания существенно превосходит интенсивность фотосинтеза. Следовательно, сахарная свекла — достаточно жаростойкая культура. Важно и то, что на заключительных этапах вегетации взрослые растения, снизившие интенсивность продукционного процесса, хорошо переносят значительное (до минус 3−5°С) понижение температуры без ущерба для качества корнеплодов. При раннем наступлении осени это способствует успешному завершению уборки урожая. Особенности требований сахарной свеклы к теплу являются лишь одной из сторон отношения ее растений к солнечной радиации в целом. Природный свет — солнечная радиация является не только глобальным источником тепла, но и комплексным фактором многих других биологических процессов жизнедеятельности растений сахарной свеклы. Это относится как к общему воздействию видимого спектра солнечной радиации на рост и развитие ее растений, так и к специфическому воздействию той его части, которая является носителем энергии, ассимилируемой в процессе фотосинтеза.

Сахарная свекла — достаточно свето- (фото-) активная культура. Не только фотосинтез, но и множество других биологических процессов на молекулярном, клеточном и организменном уровнях нормально протекают только на свету, к тому же при определенном световом режиме, что в природных условиях обеспечивается периодической сменой дня и ночи. Реакцию растений на соотношение продолжительности этих периодов называют фотопериодической. Общим проявлением ее является ускорение или замедление процессов развития растений. Те растения, которые ускоряют развитие при удлиненном световом дне, что характерно для более северных районов, называют растениями длинного дня. Именно к ним и относится сахарная свекла. Под влиянием радиации достаточно длинного светового дня на фоне относительно низких тепловых режимов развитие растений сахарной свеклы может ускориться настолько, что уже в первый год жизни заканчивается весь его цикл и все или значительная часть растений зацветает.

Оптимальным для свеклы является фотопериодический режим с умеренной длительностью светового дня (13−16 час.) при интенсивности освещения 10 — 30 тыс. Л к и благоприятной напряженности суммарной солнечной радиации, составляющей в сумме за период ее вегетации в среднем 2,8−3,0 тыс. МДж/м2. Радиационный баланс посевов сахарной свеклы при этом составляет 1,5 — 2 тыс. МДж/м2 [3, 129, 268].

Как уже отмечалось, непосредственное участие в фотосинтезе принимает только часть солнечной радиации — фотосинтетически активная (ФАР). По длине световых волн — это преимущественно красноволновая часть (400 — 700 нм) ее спектра.

Общее отношение сахарной свеклы к ФАР и уровень ее преобразования в энергетические вещества как продукты фотосинтеза в значительной мере определяется тем, что свекла относится к СЗ-растениям, у которых, в отличие от С4-растений, фотореспирация (фотодыхание) в 3 — 5 раз активнее, чем ночное дыхание.

В суммарном световом потоке энергия ФАР составляет в среднем около 50%. За период вегетации сахарной свеклы ресурсы ФАР должны составлять не менее 13 млн МДж/га [3, 129, 268]. Требования сахарной свеклы в интенсивных ее посевах к воздушному обеспечению роста и развития надземной и подземной частей как одной из составляющих агроклимата определяются особенностью дыхания и фотосинтеза, для нормального осуществления которых, соответственно, необходим кислород и углекислый газ. Естественный газовый состав воздуха обычно полностью обеспечивает дыхание надземной части растений, а при оптимальной влажности и рыхлости почвы — и подземной. Следует учитывать, что для дыхания используется и кислород, растворенный в воде. Интенсивность дыхания надземной части выше, чем подземной, однако для роста и развития корневой системы и, особенно, корнеплодов необходима хорошая аэрация всего пахотного слоя почвы. Мелкие корнеплоды дышат интенсивные, чем крупные.

Особенно интенсивно дышат молодые листья, чем объясняется, в частности, негативная роль их новообразований в предуборочный период вегетации сахарной свеклы. Значительная вспышка интенсивности дыхания происходит под влиянием высоких дневных температур воздуха, что усугубляет потери продуктивности от параллельной депрессии фотосинтеза. Нормализации дыхания и улучшению его соотношения с фотосинтезом способствует сбалансированное обеспечение сахарной свеклы элементами минерального питания.

Как уже отмечалось, основным источником углекислого газа для фотосинтеза также является воздух. Интенсивные посевы сахарной свеклы используют не менее 1 т/га углекислого газа за день. С учетом того, что в воздухе содержится лишь 0,03% СО2, становится очевидным (еще раз подчеркнем) аргумент в пользу более широкого использования под сахарную свеклу органических удобрений, в том числе и как дополнительного источника углекислого газа (он продуцируется при аэробном их разложении).

3.2 Расчёт уровней программируемой урожайности

Расчёт потенциальной урожайности (ПУ)

Потенциальная урожайность — это урожайность, которая может быть получена в идеальных почвенно-климатических и зависит только от прихода ФАР и генотипа.

Исходные данные

Культура — сахарная свёкла

Калорийность биомассы © = 16,1 МДж/кг сухого вещества

Вегетационный период — с 1 мая по 31 августа.

Стандартная влажность основной продукции (Wст) =82%

Соотношение частей основной и побочной продукции по массе при стандартной влажности (1: п) = 1: 0,8

Содержание ФАР в потоках прямой и рассеянной радиации соответственно 42 и 58%

Коэффициент использования ФАР (КФАР) — 3,5%

Таблица 4 Приход солнечной радиации в Волгоградской области по месяцам.

Расчёт суммы ФАР за вегетационный период:

Qфар = 0,42?S +0,58?D = 0,42 х (28 567 + 35 982 + 31 897 +25 259) + 0,58 х (27 688 + 34 998 + 30 659 + 23 034) = 120 189 Дж/см²

Расчёт ПУ абсолютно сухой биомассы:

ПУ = QФАР х КФАР / с х 1000 = 120 189×3,5/16,1×1000 = 26,1 (т/га) абсолютно сухой биомассы Расчёт ПУ основной продукции при стандартной влажности:

ПУосн = ПУ х 100/ (100 — W_ст) х (1 + п) = 26,1×100/ (100 — 82) х (1 + 0,8) = 80,6 т/га корнеплодов.

Расчёт ПУ побочной продукции при стандартной влажности:

ПУ_поб = ПУ_осн х п = 80,6×0,8 = 64,5 т/га листьев.

Расчёт климатически обеспеченной урожайности по запасам продуктивной влаги:

Климатически обеспеченная урожайность — это урожайность, которая может быть получена в идеальных почвенных условиях и лимитируется влиянием различных климатических факторов. Исходные данные:

Почва — среднесуглинистая.

Наименьшая влагоёмкость почвы (НВ) — 45%

Коэффициент водопотребления — 290 м³/т Влажность завядания (ВЗ) — 10%

Максимальная глубина корневой зоны (h) = 0,6 м Таблица 5 Выпадение осадков по месяцам в Волгоградской области

Расчёт запасов продуктивной влаги в почве на дату посева

W_п = 100 х h х (НВ — ВЗ) = 100×0,6 х (45 — 10) = 2100 м³/га.

Расчёт поступления продуктивной влаги с осадками

W₀ за май = 67 — 67×0,1 = 60,3 мм

W₀ за июнь = 74 — 74×0,1 = 66,6 мм

W₀ за июль = 83 — 83×0,1 = 74,7 мм

W₀ за август = 42 — 42×0,1 = 37,8 мм

W₀ = 10 х? х W₀ за вегетационный период = (60,3+66,6+74,7+37,8) х 10 = 2394,0 м³/га

W = W_п + W₀ = 2100 + 2394 = 4494,0 м³/га.

Вычисление КОУ абсолютно сухой биомассы КОУ_w = W/К_в=4494/290 = 15,5 т/га абсолютно сухой биомассы КОУ_осн = КОУ_w x 100/ (100 — W_ст) х (1+п) = 15,5×100/ (100−82) (1+0,8) = 47,8 т/га корнеплодов.

Расчёт КОУ побочной продукции при стандартной влажности КОУ_поб = КОУ_осн х п = 47,8×0,8 = 38,3 т/га листьев.

Расчёт климатически обеспеченной урожайности по гидротермическому показателю (ГТП) Вегетационный период с 1 мая по 31 августа составляет 12,3 декад. (n = 12,3)

Вычисление суммарного радиационного баланса:

R = Q_фар х 1,05 = 120 189×1,05 = 126 199 Дж/см²

ГТП = W x п x 4186/36 х R = 4494,0×12×4186/36×126 199 = 5,1 балл.

КОУ_гтп = 2,2 ГТП — 1,0 = 2,2×5,1 — 1 = 10,2 т/га абсолютно сухой биомассы Урожайность основной и побочной продукции при стандартной влажности КОУ_осн = КОУ_гтп х 100/ (100 — W_ст) х (1+п) = 31,5 т/га корнеплодов КОУ_поб= КОУ_осн х п = 31,2×0,8 = 25,2 т/га листьев Расчёт действительно возможной и программируемой урожайности.

Действительно возможная урожайность (ДВУ) — это урожайность, которая может быть получена на конкретном поле при оптимальной агротехнике. Лимитируется данный уровень урожайности плодородием поля.

Программируемая урожайность (ПРУ) — это нормативная урожайность, на которую планируется технология.

Исходные данные:

Фактический бонитет почвы Б_п = 80 баллов Прибавка урожая от внесения удобрений — 30% (КУ = 0,3).

ДВУ_осн = КОУ_осн/100 х Б_п=47,8/100×80 = 38,3 т/га.

Окончательный результат программируемой урожайности с учётом прибавки от внесения удобрений (КУ = 0,3)

ПРУ_осн = ДВУ_осн+КУ х ДВУ_осн =38,3 + 38,3×0,3 = 50 т/га ПРУ_поб = ПРУ_осн х п = 50×0,8 = 39,8 т/га листьев.

4. Разработка агротехнических приёмов возделывания свеклы

4.1 Размещение культуры в севообороте

Во всех свеклосеющих районах сахарную свеклу целесообразно размещать после озимой пшеницы и озимой ржи, высеваемых по чистому и занятому парами, возможно — после гороха на зерно. В лесостепной зоне по паровой озими должно размещаться 50−70%, а в степной — 100% посевов сахарной свеклы. В хозяйствах целесообразно выделить свеклопригодные поля и на них организовать свекловичные севообороты с максимальным (25%) насыщением свеклой (например, пар — озимые — сахарная свекла — яровые зерновые)

Сама сахарная свекла — хороший предшественник для многих культур севооборота: однолетних трав, зернобобовых, крупяных и ранних зерновых культур (кроме овса)

Чередование культур установлено с учетом биологических особенностей каждой культуры, и в такой последовательности, что все они размещаются по хорошим предшественниками:

Севооборот № 1

чистый пар

озимая пшеница

сахарная свекла

ячмень

горох

озимая пшеница

сахарная свекла

овес

9. кукуруза на зерно.

10. ячмень

11. подсолнечник.

4.2 Система обработки почвы

Подготовку почвы под посев сахарной свеклы начинают после уборки предшественника

Система обработки почвы включает в себя основную и предпосевную обработку.

Основная обработка почвы должна обеспечивать эффективную борьбу с сорняками, накопление и сохранение влаги в почве, заделку пожнивных остатков, минеральных удобрений

Таблица 6. Обработка почвы

4.3 Система удобрений

Органические и минеральные удобрения являются самым сильным средством воздействия на почву (ее химические, физические и биологические свойства) и растения (их питание, рост и развитие, устойчивость к неблагоприятным условиям, урожай и его качество). В совокупности они составляют основу химизации земледелия и получения экологически чистой продукции. [15]

В Таблице 7 представлен расчет доз удобрений балансовым методом под планируемую урожайность сахарной свеклы. При этом методе учитывается содержание элементов питания в почве, их вынос растениями, коэффициенты использования NPK из почвы, минеральных и органических удобрений.

Для компенсации выноса элементов питания с урожаем основной и побочной продукции вносим органические удобрения в дозе 20 т/га.