Формирование запрограммированных урожаев яровых зерновых культур в посевах разной густоты в условиях Верхневолжья

Актуальность темы

Увеличение производства зерна требует поиска новых путей повышения урожайности зерновых культур. Большая роль в решение этой задачи принадлежит биологическому потенциалу новых культур и сортов, оптимизации минерального питания за счет внесения расчетных доз удобрений на запрограммированные уровни урожаев и создания лучшей густоты стояния применительно к конкретным агроэкологическим условиям.

В Верхневолжье традиционными яровыми зерновыми культурами являются пшеница, ячмень и овес. В последнее время здесь значительно вырос интерес к новой для региона культуре — яровой тритикале, обладающей многими ценными биологическими и хозяйственными признаками, среди которых — повышенная продуктивность и высокие качества зерна, позволяющие использовать его как на кормовые, так и продовольственные цели. Кроме того, в регион поступают новые сорта яровых зерновых культур, обладающие высоким потенциалом и лучшим качеством зерна. Для широкого внедрения тритикале и новых сортов в производство требуется сравнительное изучение особенностей формирования урожайности и выявление наиболее продуктивных посевов, позволяющих повысить рентабельность зернового хозяйства. Подобных исследований в регионе не проводилось.

Цель и задачи исследований. Цель исследований — изучить особенности формирования запрограммированных урожаев новых сортов яровых зерновых культур (пшеницы, тритикале, ячменя, овса) на умеренном и повышенном фонах минерального питания в посевах разной густотывыявить наиболее продуктивные посевы, обеспечивающие получение запрограммированных урожаев зерна в 25 и 35 ц/га высокого качества с наименьшей себестоимостью продукции.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи: — изучить особенности роста и развития яровых зерновых культур при разных нормах высева на двух фонах минерального питания;

— выявить особенности формирования густоты стояния, определить полевую всхожесть, сохранность и общую выживаемость семян и растений изучаемых культур в вариантах опыта;

— изучить особенности водопотребления яровых зерновых культур в разные годы в зависимости от норм высева и фона минерального питания;

— определить влияние культуры, фона удобрения, нормы высева на засоренность посевов и пораженность растений корневыми гнилями;

— исследовать особенности фотосинтетической деятельности растений в разных посевах яровых зерновых культур;

— изучить влияние факторов внешней среды и агротехнических приемов на формирование элементов структуры урожая и урожайность яровых зерновых культур;

— определить вклад отдельных факторов и их взаимодействий в формировании запрограммированных урожаев изучаемых культур;

— выявить корреляционную зависимость урожаев сухой фитомассы и зерна от показателей фотосинтетической деятельности и элементов структуры урожая;

— рассчитать экономическую эффективность производства зерна изучаемых культур в разных вариантах технологии возделывания.

Научная новизна. Впервые в условиях Верхневолжья на основании проведения комплексных исследований в многофакторных полевых опытах дано теоретическое обоснование получению запрограммированных урожаев новых сортов яровой пшеницы (Курская 2037), яровой тритикале (Ульяна), ячменя (Сонет), овса (Друг) в посевах разной густоты на умеренном (МРК на 25 ц/га) и повышенном (ЫРК на 35 ц/га) фонах минерального питания. Выявлены наиболее продуктивные культуры и оптимальные нормы высева, обеспечивающие получение запрограммированных урожаев зерна, наибольшего в условно чистого дохода, уровня рентабельности производства с высокой окупаемостью зерном 1 кг д.в. удобрений. Доказана возможность внедрения в регионе новой культуры — яровой тритикале, позволяющей получать урожайность на уровне яровой пшеницы, но превосходящей её по технологическим качествам зерна и клейковины.

Практическая значимость работы заключается в рекомендациях производству:! — целесообразности возделывания по экологически безопасной технологии новых для региона сортов — овса Друг, яровой пшеницыКурская 2037, яровой тритикале — Ульяна. Они обеспечивают получение запрограммированных урожаев в 25, 35 ц/га и выше, условно чистого дохода лучших вариантах технологии на умеренном фоне от 5,10 до 8,17 тыс. руб./га, на повышенном — от 5,32 до 6,78 тыс. руб./га с уровнем рентабельности, соответственно по фонам, от 59,2 до 91,6 и 47,9 до 59,1%- 2-оптимальных норм высева для изучаемых сортов: на умеренном фоне для всех культур — 6 млн., на повышенном — для яровой пшеницы и овса — 7 млн., тритикале — 4 млн. шт. всхожих семян на гектар. Они позволяют получать наибольшую урожайность: на умеренном фоне от 25,8 (тритикале) до 35,6 (овес) ц/га, на повышенном — от 31,0 (тритикале) до 38,0 (овес) ц/га, дополнительно, соответственно по фонам, от 1,91 до 2,57 тыс. руб. и от 0,64 до 2,32 тыс. руб./га условно чистого дохода, повышают рентабельность производства на 6,6 — 28,0%- 3-целесообразности возделывания яровой пшеницы и овса на умеренном фоне с внесением расчетных доз №>К на урожай в 25 ц/га, что в сравнении с повышенным фоном увеличивает окупаемость 1 кг д.в. удобрений в 1,6 — 1,7 раза, условно чистый доход на 0,81 — 1,15 тыс. руб./га, уровня рентабельности на 20,1 — 27,8%. Яровую тритикале предпочтительно выращивать на повышенном фоне минерального питания.

Реализация результатов исследований. Результаты работы внедрены в ФГУП «Учхоз Сахарово» Тверской ГСХА на площади 75 га с экономическим эффектом 57,75 тыс. руб.

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на XVII, XVIII региональных Каргинских чтениях, г. Тверь, ТвГУ (2010, 2011 гг.) — на Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии как основа развития аграрного образования в АПК региона», г. Тверь, ТГСХА, 2010 г.- на Международной научно-практической конференции «Инновационные процессы — основа модели стратегического развития АПК в.

XXI веке", г. Тверь, ТГСХА, 2011 г.

Публикации. По материалом диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 1 в рецензируемом журнале «Достижения науки и техники.

АПК", № 11, 2011 г.

Диссертационная работа является составной частью плана научноисследовательских работ Тверской ГСХА на 2006;2011 гг., № гос. per. 01.2007 4 617.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 174 страницах, содержит 33 таблицы, 39 рисунков, состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений производству, 19 приложений, библиографического списка использованной литературы, который включает 205 наименований, в том числе 23 зарубежных источника.

всходы кущс (№.

1ЫЧОД в трубку (о ошени.

4 млн <�"*¦"-5 млн — — б млн молочная спелость 7 млн восковая спелос гь.

Таким образом, формирование площади листьев посева яровых зерновых культур по лучшим графикам, которые более близки к оптимальным, способствует накоплению более высоких урожаев зерна.

На умеренном фоне минерального питания лучшими графиками формирования площади листьев отличается овес, на повышенном — яровая пшеница.

Наибольшими параметрами площади листьев в период максимума на умеренном фоне минерального питания отличается овес (50,6 тыс. м /га), на повышенном — пшеница (44,0 тыс. м /га), наименьшими соответственно тритикале и ячмень.

Усиление фона минерального питания увеличивает среднюю за вегетацию площадь листьев посева: у пшеницы на 48,8%, тритикале на 26,1%, ячменя на 3,6%, овес на 11%.

Пшеница наибольшую площадь листьев посева формирует в нормальные годы, тритикале — в нормальные и влажные, ячмень — в засушливые. Овес меньше, чем другие культуры, реагирует на изменение теплои влаго-обеспеченности посевов.

4.2.Фотосинтетический потенциал посева яровых зерновых культур при разных нормах высева на умеренном и повышенном фонах минерального питания.

Усвоение солнечной энергии в течение активной вегетации зерновых культур зависит от мощности создаваемого за это время фотосинтетического потенциала посева (ФПП). Авторами, проводившими исследования в Центральном Нечерноземье, выявлены тесные связи урожайности зерновых культур с ФПП (Каюмов, 1989, Колобков, 2011, Неттевич, Комар, 1980, Сай-ко, 2011, Тисленко, 2011, Третьякова, 2009, Усанова, 1999, Шатилов, Шаров, 1984). Коэффициенты корреляции (г) у разных культур колеблятся от 0,72 до 0,92 при высоких значениях коэффициентов Стьюдента (1) и Фишера (Б).

Величина фотосинтетического потенциала посева зависит от многих факторов, прежде всего от размеров площади листьев каждого растения, времени сохранения её в деятельном состоянии и густоты стояния. На этом показатели влияют как агротехнические, так и агрометеорологические факторы.

Нашими исследованиями выявлено, что изучаемые яровые зерновые культуры формируют разный по мощности ФПП (табл.18, рис.32−33). Он в значительной степени зависит от обеспеченности растений минеральной пищей, нормы высева и теплои влагообеспеченности посевов.

На умеренном фоне минерального питания более мощный ФПП формирует овес, затем пшеница, а наименьшей — тритикале. Так, у овса в среднем за 3 года и по нормам высева ФПП составил 1463 тыс. м2*сутки/га. У других культур он был меньше: у пшеницы на 85 тыс. м2* сутки/га, ячменя на 198, тритикале на 282 тыс. м2*сутки/га или на 5,8- 13,5 и 19,3%.

На повышенном фоне минерального питания более мощный ФПП формирует яровая пшеница — 1964 тыс. м2*сутки/га. У других культур он меньше: у овса на 330, тритикале на 549 и ячменя на 700 тыс. м *сутки/га или на 16,8- 28,0 и 35,6%". Более мощный ФПП у яровой пшеницы на 2 фоне, в основном, создается за счет увеличения площади листьев одного растения, повышения параметров листа.

Большое влияние на формирование ФПП оказывают условия теплои влагообеспеченности растений в годы исследований. Разные культуры неодинаково реагируют на эти изменения. Так, ячмень, как более засухоустойчивая и теплолюбивая, жаростойкая культура в засухоустойчивый 2010 г. сформировал более мощный ФПП на обоих фонах, чем во влажный и умеренно теплый 2009 г. и нормальный 2011. Его величина составила по фонам 1550 и 1548 тыс. м2*сутки/га и была на 361−495 (1 фон) и на 403−449 тыс. м2*сутки/га (2 фон) больше, чем в другие годы.

Фотосинтетический потенциал разных посевов яровых зерновых культур в разные годы исследований, тыс. м2*сутки/га.

Культура Норма высева, млн./га Фон 1 — на 25 ц/га Фон 2 — на 35 ц/га.

2009 2010 2011 В среднем 2009 2010 2011 В среднем.

Пшеница 4 1838 1313 1353 1501 2547 2756 1736 2346.

5 1421 1200 1349 1323 2385 2210 1596 2064.

6 1463 1166 1328 1319 2137 2340 1416 1964.

7 1513 1142 1445 1367 1458 1282 1704 1481.

В среднем 1559 1205 1369 1378 2132 2147 1613 1964.

Тритикале 4 1179 969 1062 1303 1724 1520 1490 1578.

5 1663 834 922 1140 1552 1524 1369 1482.

6 1722 898 1047 1222 1417 1158 1469 1348.

7 1865 896 1115 1292 1446 925 1391 1254.

В среднем 1607 899 1036 1181 1535 1282 1430 1415.

Ячмень 4 999 1489 980 1156 979 1783 1035 1266.

5 1341 1938 986 1422 1280 1931 1105 1439.

6 1300 1451 1149 1300 1273 1324 1126 1241.

7 1117 1321 1105 1181 1048 1153 1130 1111.

В среднем 1189 1550 1055 1265 1145 1548 1099 1264.

Овес 4 1237 1703 1434 1458 1526 1391 1326 1414.

5 1211 1718 1414 1448 2300 1986 1551 1946.

6 1189 1791 1536 1505 1772 1323 1398 1498.

7 1206 1646 1473 1442 1814 1574 1654 1681.

В среднем 1211 1715 1464 1463 1853 1568 1482 1634.

В среднем по культурам 1392 1342 1231 1322 1666 1636 1406 1569.

Овес на умеренном фоне в засушливом 2010 г. также создал более мощный ФПП, чем в другие годы, по-видимому, за счет лучшего использования весенних запасов влаги из нижних горизонтов почвы.

Яровая пшеница в 2010 г. на 2 фоне минерального питания не снизила ФПП по сравнению с влажным 2009 г., по-видимому, за счет лучшего использования питательных веществ из почвы.

Яровая пшеница на 1 фоне, тритикале на обоих фонах, овес на 2 фоне уменьшили ФПП в засушливый год по сравнению с влажным 2009 г.

В среднем по всем культурам более мощный ФПП формируется в самые влажные годы (2009), а наименьший — в нормальные годы, когда создается более оптимальная сбалансированность в посевах основных жизненно.

1189 12.11 1205 ш.

2009 г. 2010 г. пшеница Ш тритикале 0 ячмень Воеес.

2011 г.

Рис. 32 ФПП яровых зерновых культур в разные годы, в среднем по нормам высева, 1 фон, тыс. м2*сутки/га.

2200. 2132.

1099 ш.

2009 г.

2010 г.

I пшеница Ш тритикале И ячмень Эовес.

2011 г.

Рис. 33 ФПП яровых зерновых культур в разные годы, в среднем по нормам л высева, 2 фон, тыс. м *сутки/га тенциал посева по всем культурам, кроме ячменя, у которого он остается на уровне величины по умеренному фону. Наибольший рост величины ФПП от повышения доз удобрений наблюдается у яровой пшеницы. Так, увеличение ФПП от повышения доз 1МРК составило по культурам: у яровой пшеницы на 586, у тритикале на 294, у овса на 173 тыс. м2*сутки/га или на 42,5- 24,9 и 11,8%.

Отмечается тенденция к уменьшению ФПП при повышении нормы высева. Наиболее четко она выражена у яровой пшеницы и тритикале на 2 фоне минерального питания, что объясняется уменьшением средней за вегетацию площади листьев посева.

Самый высокий ФПП сформирован: на 1 фоне минерального питанияу пшеницы при норме высева 4 млн./га (1501 тыс. м2*сутки/га), у тритикале -4 млн./га (1303), ячменя — 5 млн./га (1422), овса — 6 млн./га (1505) — на 2 фоне — у пшеницы — 4 млн./га (2346), тритикале — 4 млн./га (1578), ячменя — 5.

— л млн./га (1439) и овса — 5 млн./га. (1946 тыс. м *сутки/га).

Это свидетельствует о том, что лучшие условия для создания более мощного ФПП создается, в большинстве случаев, при нормах высева 4−5 млн. всхожих семян на гектар.

Таким образом, более мощные ФПП формируют овес и яровая пшеница, которые накапливают более высокие урожаи. Яровая тритикале создает менее мощный ФПП, чем яровая пшеница.

Усиление фона минерального питания увеличивает ФПП у яровой пшеницы на 42,5%, тритикале на 24,9%, овса на 11,8%. У ячменя формируется одинаковый ФПП на умеренном и повышенном фоне минерального питания.

Изучаемые культуры неодинаково реагируют на изменение теплои влагообеспеченности посева в разные годы. Ячмень наибольший ФПП формирует в засушливые жаркие годы, яровая пшеница, яровая тритикале и овес на 2 фоне — в более влажные и умеренно-теплые годы.

4.3 Накопление сухой фитомассы посевами яровых зерновых культур

К.А. Тимирязев в свое время подчеркивал, что, «Количество солнечной энергии, усвояемое нашими культурными растениями, служит лучшей в сущности единственной точной мерой производительности этих культур». (Избр. соч. т.2., с.84).

Для определения КПД ФАР посева необходимо знать урожай сухой фитомассы, накопленный за определенный период или в целом за вегетацию культуры (Каюмов, 1989). Хорошими посевами, по данным A.A. Ничипоро-вича (1956), считаются такие, которые усваивают 1,5−3,0% приходящей фо-тосинтетически активной радиации. Поэтому оценка продукционного процесса делается на основе изучения хода накопления абсолютно сухой фитомассы.

Наши исследования накопления урожая сухой фитомассы посевами разных яровых зерновых культур показали, что на этот процесс большое влияние оказывают как изучаемые агротехнические факторы, так и факторы внешней среды.

Накопление урожая сухой фитомассы зависит в значительной степени от вида культуры, теплои влагообеспеченности растений, а также от нормы высева и фона минерального питания (табл.19).

В среднем за годы исследований наибольший урожай сухой фитомассы накапливает овес. Так, на умеренном фоне минерального питания сформировано 95,9 ц/га, на повышенном — 86,6 ц/га. Яровая пшеница накопила урожай соответственно по фонам меньше на 6,2 и 23,3 ц/га, тритикале — на 21,9 и 44,6 ц/га, ячмень — на 21,8 и 30,3 ц/га. Самый низкий урожай сухой фитомассы формируется в резко засушливые жаркие годы. Так, в 2010 г., в среднем по опыту, он составил по фонам 68,4 и 64,0 ц/га и был меньше, чем в наиболее влажном 2009 г. на 1 фоне на 39,6 ц/га (36,7%), на 2 фоне на 40,7 ц/га (38,9%).