Урожай и качество зерна сортов озимой пшеницы в зависимости от доз и сроков внесения минеральных удобрений на обыкновенных чернозёмах волгоградской области
На правах рукописи
Баннов Игорь Геннадьевич УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА СОРТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДОЗ И СРОКОВ ВНЕСЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ОБЫКНОВЕННЫХ ЧЕРНОЗЁМАХ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ Специальность 06.01.09. – Растениеводство
Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук
Волгоград – 2008 2
Работа выполнена в Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии
Научный консультант: кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Киричков Александр Анатольевич
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук профессор Егорова Галина Сергеевна кандидат сельскохозяйственных наук, Шульга Дмитрий Викторович
Ведущая организация: Нижне-Волжский научно-исследовательский институт сельского хозяйства
Защита состоится «27» февраля 2008 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.008.01 при Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии, ауд.214.
Адрес академии: 400002, г. Волгоград, пр. Университетский, 26, ВГСХА
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградской государст венной сельскохозяйственной академии.
Автореферат разослан «_» _ 2008 г.
Учёный секретарь диссертационного совета Е.А. Иванцова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Проблема повышения устойчивости зернового производства, увеличения валовых сборов и улучшения качества зерна является ключевой в сельском хозяйстве России. От её успешного решения во многом зависит продовольственная безопасность страны. Озимая пшеница является основной зерновой культурой в Волгоградской области. Увеличение её производства и, особенно, улучшение качества зерна в условиях рыночной экономики приобретают решающее значение в социально-экономическом развитии области. Однако и в настоящее время урожайность и качество зерна озимой пшеницы остаются нестабильными, не до конца раскрыты потенциальные возможности сортов. Отдельные агротехнические приёмы, которые применяются при выращивании, разработаны недостаточно. Поэтому разработка и внедрение начнообоснованных элементов технологии выращивания районированных сортов озимой пшеницы для чернозёмной зоны Волгоградской области является актуальной задачей. Одним из элементов ресурсосберегающей технологии возделывания озимой пшеницы является рациональное применение минеральных удобрений, основного фактора, обеспечивающего урожайность и качество зерна.
Разработка оптимальных доз и сроков внесения минеральных удобрений в сочетании с внедрением в производство высокопродуктивных сортов позволит в значительной степени улучшить решение проблемы достаточного и устойчивого продовольственного зерна в Волгоградской области.
Цель и задачи исследований. Цель работы заключалась в изучении особенностей формирования элементов структуры урожая, урожайности и качества разных сортов озимой пшеницы в зависимости от удобрений, внесённых при посеве, ранней весной и в фазу колошения. В связи с этим программа исследований предусматривала дать ответ на ряд вопросов, поставленных к изучению:
1. изучение влияния сорта, погодных условий и удобрений на урожайность и качество зерна озимой пшеницы;
2. изучение влияния минеральных удобрений, внесённых при посеве, ранневесенней и некорневой азотных подкормок на рост и развитие растений сортов Дон-93, Дон-95 и Волгоградская-84;
3. обосновать уровни минерального питания, сортовые особенности озимой пшеницы, способствующие получению запланированной урожайности;
4. рассчитать экономическую и биоэнергетическую эффективность технологии возделывания озимой пшеницы на обыкновенных чернозёмах Волгоградской области.
Научная новизна исследований. Впервые в условиях чернозёмных почв Волгоградской области определены:
• особенности формирования продуктивности районированными сортами мягкой озимой пшеницы Дон-93 и Дон-95;
• потребности в элементах минерального питания для каждого уровня урожайности;
• дозы и сроки внесения минеральных удобрений для получения заданного уровня продуктивности и качества зерна сортами Дон-93 и Дон-95;
• отдельные элементы ресурсосберегающей технологии, позволяющие получать запланированные урожаи высококачественного зерна озимой пшеницы.
Практическая значимость заключается в разработанной рекомендации по возделыванию на чернозёмных почвах Волгоградской области районированных высокопродуктивных сортов озимой пшеницы и разработке для них отдельных элементов ресурсосберегающей технологии возделывания, позволяющей максимально использовать имеющиеся интеллектуальные, трудовые, материальные и финансовые ресурсы.
Реализация результатов исследований. Производственная проверка и внедрение разработанных приёмов агротехники озимой пшеницы проведены в хозяйствах Новониколаевского и Новоаннинского районов Волгоградской области на площади 300 га.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были изложены на VIII и IX Региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области(2003 и 2004 гг.) и на Международной научно-практической конференции, посвящённой 60-летию Победы в Великой Отечественной войне (2005г.).
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликованы четыре научные статьи, в том числе 1 статья в издании, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 199 страницах компьютерного текста. Работа состоит из введения, 9 глав, выводов и предложений производству, списка используемой литературы и приложений. Работа включает таблиц в тексте и 28 в приложении. Список используемой литературы содержит источников, в том числе 13 на иностранном языке.
На защиту выносятся:
• сравнительная оценка районированных сортов мягкой озимой пшеницы, предназначенных для возделывания на обыкновенных чернозёмах Волгоградской области;
• эффективные дозы и сроки внесения минеральных удобрений, обеспечивающие запланированные уровни урожайности высококачественного, экологически безопасного зерна.
Схема, методика и условия проведения исследований. Экспериментальные исследования проводились в 2001-2004 гг. в ООО «Содружество» Новониколаевского района Волгоградской области. Почвы опытного поля чернозёмы обыкновенные, средне- и маломощные, тяжелосуглинистые по гранулометрическому составу. Содержание гумуса в гумусовом горизонте 4,24%.
Реакция почвенного раствора нейтральная (от 6,8 до 6,9), благоприятная для возделывания всех сельскохозяйственных культур. Пахотный слой почвы характеризуется очень низкой обеспеченностью азотом, повышенной подвижным фосфором и высокой обеспеченностью обменным калием.
В исследованиях изучались следующие сорта озимой пшеницы: Дон-93, Дон-95 и Волгоградская-84 с четырьмя вариантами применения удобрений: контроль (б/у), N50Р20, N90Р30 и N120Р40. Норма высева 3 млн. штук всхожих семян на гектар, срок посева – последняя декада августа. Повторность в опыте трёхкратная, площадь делянки – 108 м2, расположение вариантов – последовательное, предшественник – чёрный пар. Схема опыта представлена в табл. 1. Системы удобрений, изучаемые в полевом опыте № Припосевное Ранневесеннее Внесение в фазу Вариант п/п внесение внесение колошения Контроль(без 1. - - удобрений) Дв. суперфосфат Ам. селитра 2. N50P20 (P2O5-45%)-45кг/га (N-34%)-150кг/га Дв. суперфосфат Ам. селитра Карбамид 3. N90P (P2O5-45%)-67кг/га (N-34%)-205кг/га (N-46%)-45кг/га Дв. суперфосфат Ам. селитра Карбамид 4. N120P (P2O5-45%)-90кг/га (N-34%)-265кг/га (N-46%)-65кг/га Агротехника в опытах соответствовала общепринятой для зоны возделывания озимой пшеницы по предшественнику чёрный пар. Метод исследований лабораторно–полевой. Полевые опыты сопровождались необходимыми наблюдениями, учетами и измерениями: фенологические наблюдения на двух несмежных повторностях (методика Госсортсети);
густоту стояния растений учитывали в фазе полных всходов, перед уходом в зиму, весной после перезимовки и перед уборкой на постоянных площадках (1 м2) на всех вариантах опыта на двух несмежных повторениях в трёхкратной повторности;
определение структуры урожая вели по методике Госсортсети путём отбора снопового материала с метровок в трёхкратной повторности;
определение влажности почвы в слое 0…1,5 м рано весной и после уборки, а в остальное время в слое 0…1,0 м, послойно через каждый 0,1 м с интервалом отбора 10 дней (ежедекадно) - термостатно-весовой метод;
учёт хозяйственного урожая озимой пшеницы вёлся методом сплошной поделяночной уборки комбайном СК-5, с последующим пересчётом на 14%-ную влажность и 100%-ную чистоту зерна;
определение массы 1000 зёрен (методика Госсортсети), ГОСТ 108442-89;
определение стекловидности зерна, ГОСТ 10987-76.
Основные элементы фотосинтетической деятельности растений (ФДР) озимой пшеницы рассчитывали по методике А.А. Ничипоровича (1961). Динамику питательных веществ в пахотном (0-25 см) и подпахотном (25 –50 см) слоях определяли по основным фазам роста растений. Почву анализировали на содержание: нитратного азота – методом восстановления до нитритов с реактивом Лунге-Грисса;
аммонийного азота – в кислотной вытяжке с реактивом Несслера;
подвижного фосфора – по Мачигину;
обменного калия – в1%-ной углеаммонийной вытяжке на пламенном фотометре. Агроэнергетическая оценка возделывания озимой пшеницы проводилась по методике, разработанной кафедрой растениеводства и кормопроизводства ВГСХА (В.М. Иванов, Н.А. Наумов, Г.А.
Медведев и др. 2000);
расчёт экономической эффективности производили по технологическим картам на основании фактического объёма выполненных работ и прямых затрат. Статистическую обработку данных научно-исследовательской работы осуществляли с помощью ПЭВМ методом дисперсионного и корреляционного анализа (Б.А. Доспехов 1985).
Результаты исследований Питательный режим почвы. Наблюдения за динамикой питательного режима почвы в посевах озимой пшеницы показали, что в содержании нитратов в почве прослеживается определённая закономерность. Наибольшая концентрация нитратов по всем изучаемым вариантам наблюдается во время кущения озимой пшеницы, достигая минимальных значений во время колошения. К концу вегетации количество нитратов снова увеличивается.
Содержание нитратов в почве варьирует в зависимости от дозы внесенных минеральных удобрений. Наибольшую потребность в азоте растения озимой пшеницы испытывают в межфазный период «выход в трубку – колошение». На контрольном варианте без применения минеральных удобрений концентрация нитратов в активном слое почвы постепенно снижалась в течение вегетационного периода и лишь к его окончанию наблюдалось небольшое увеличение содержания их в почве. На вариантах опыта в фазу кущения было зарегистрировано небольшое возрастание концентрации нитратов в почве. Связано это с ранневесенней подкормкой азотными минеральными удобрениями. Затем происходило постепенное снижение содержания их в почве и только к концу вегетационного периода – в период формирования зерна наблюдалось увеличение концентрации нитратов в почве. Возрастание содержания NО3 в фазу молочной спелости зерна на вариантах N90Р30 и N120Р40 происходило вследствие проведения поздней подкормки на качество в период колошения. В наших опытах закономерность накопления и поглощения аммиачного азота в посевах озимой пшеницы была аналогичной характеру изменения содержания нитратов в почве, то есть максимальное количество аммиака отмечалось в первый период развития растений, затем оно уменьшалось до фазы колошения, а к концу вегетации вновь увеличивалось до определённых значений. Рост концентрации аммонийного азота в фазу кущения обусловлен проведением ранневесенней подкормки азотными минеральными удобрениями на всех вариантах опыта, исключая контроль (без применения удобрений).
Наблюдения за динамикой подвижного фосфора по вариантам опытов показали, что максимальное содержание его во все годы исследований отмечалось перед посевом и в первые фазы роста и развития растений. В дальнейшем, за счёт потребления фосфора растениями озимой пшеницы происходило постепенное понижение содержания его до фазы молочная спелость. В этот период содержание подвижного фосфора достигало минимальных значений. Затем оно несколько увеличивалось вплоть до конца вегетации растений.
Внесение азотнофосфорных удобрений приводило к существенному увеличению содержания фосфатов в почве, по сравнению с контрольным вариантом без применения удобрений. Наибольшая концентрация подвижного фосфора наблюдалась на варианте с применением N120Р40. Анализ содержания подвижного фосфора в разных слоях почвы показал, что наибольшее содержание его наблюдалось в пахотном (0-0,25 м) слое почвы. В подпахотном (0,25-0,50 м) слое содержание его уменьшалось в 1,5 и более раза по сравнению с содержанием подвижного фосфора в пахотном слое, то есть основная часть данного элемента, необходимая растениям в период вегетации находилась в пахотном слое. По годам исследований наибольшее содержание подвижного фосфора отмечалось в более благоприятные по увлажнению 2002, 2004 годы.
Результаты исследований показали, что содержание обменного калия в активном слое почвы на всех вариантах опыта включая контроль без применения удобрений постепенно снижалось до начала молочной спелости зерна. В дальнейшем, вплоть до уборки наблюдалось небольшое возрастание концентрации К2О в почве.
Согласно полученным данным наибольшую потребность в калии растения озимой пшеницы испытывают до цветения, затем потребление К2О постепенно снижалось.
Почвы опытного участка отличались высоким содержанием калия. В связи с этим дополнительно калийные удобрения не вносились. В конце вегетационного периода во все годы исследования концентрация обменного калия в почве на всех вариантах опыта была высокой. Этот факт свидетельствует о хорошей обеспеченности чернозёмных почв обменным калием и отсутствии необходимости применения калийных минеральных удобрений.
Сравнивая содержание обменного калия в пахотном и подпахотном слоях, следует отметить, что в верхнем слое почвы (0,0-0,25 м) содержание его было значительно больше, чем в нижнем (0,25-0,50 м). По содержанию обменного калия в посевах исследуемых сортов озимой пшеницы существенных различий не наблюдалось. Таким образом, наблюдения за динамикой питательных веществ на чернозёмной почве под озимой пшеницей, показали, что внесение минеральных удобрений способствует улучшению питательного режима.
Водный режим почвы под посевами озимой пшеницы. В засушливых условиях Волгоградской области влага является одним из основных факторов, лимитирующих получение стабильно высоких урожаев. Анализ динамики влажности почвы в осенние периоды вегетации озимой пшеницы показал, что стартовые условия для прорастания и появления всходов различались по годам исследований. В наших опытах в конце августа 2001 года перед посевом озимой пшеницы влажность почвы в слое 0-0,1 м составила 70% НВ, что способствовало быстрому и дружному появлению всходов озимой пшеницы. Запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-0,1 м на момент посева озимой пшеницы составили 10 мм.
Затем в период осенней вегетации озимой пшеницы в 2001 году наблюдался постепенный рост влажности активного слоя почвы (0-0,4 м) с 71 до 88% НВ.
Вместе с тем, во время возобновления вегетации весной влажность активного слоя почвы составила 87 % НВ. Затем до фазы цветения отмечено дальнейшее снижение влажности в слое почвы (0-0,6 м) до 73% НВ. Впоследствии к началу молочной спелости зерна влажность увеличилась до 77% НВ. После влажность активного слоя почвы стала падать и к уборке оказалась на уровне 61% НВ.
Осенью 2002 года погодные условия сложились не совсем благоприятно для прорастания озимой пшеницы. Запасы продуктивной влаги в почве в слое 0-0,1 м составили всего 7 мм, что недостаточно для получения нормальных всходов озимой пшеницы. Первая декада сентября была также засушливой. Вместе с тем вторая и третья декады были дождливые и к наступлению фазы кущения запасы продуктивной влаги в почве стабилизировались. Весенне-летняя вегетация озимой пшеницы в 2003 году отличалась пониженным количеством осадков в марте, апреле и мае (25%, 49%, и 63% от среднемноголетних значений соответственно) и повышенной суммой осадков в июне и июле (176% и 101% соответственно).
Вследствие этого до фазы колошения наблюдалось снижение влажности активного слоя почвы, затем за счёт выпавших осадков к началу цветения – молочной спелости зерна отмечен рост влажности активного слоя почвы и последующее его снижение к уборке.
В конце августа 2003 года запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-0,1 м оказались равными 18 мм, что способствовало быстрому и дружному прорастанию озимой пшеницы и появлению хороших всходов. Затем к началу кущения влажность активного слоя почвы (0-0,4 м) снизилась до 85% НВ. После наблюдался некоторый спад запасов продуктивной влаги в слое почвы (0-0,5 м) до 67 мм, но уже к концу осенней вегетации влажность активного слоя почвы составляла 88% НВ, а запасы продуктивной влаги в слое (0-0,5 м) – 79 мм, в метровом слое – 157 мм. После возобновления вегетации весной влажность активного слоя почвы (0-0,6 м) оказалась на уровне 88% НВ. Затем наблюдалось её постепенное снижение.
Весенне-летний период 2004 года отличался повышенным количеством осадков.
Так, например в марте их выпало в 1,8, в мае в 1,2, в июне в 1,4 и в июле в 2,4 раза больше среднемноголетних значений. Только апрель характеризовался пониженным количеством осадков - всего 87% от среднемноголетних. Вследствие этого резкого снижения влажности активного слоя почвы от возобновления вегетации весной и до уборки не произошло. И во время уборки влажность активного слоя почвы составила 77% НВ.
Анализ данных табл. 2 показал, что наибольшим суммарное водопотребление было на варианте с внесением N120Р40 и составило 3918 м3/га. Наименьшее значение суммарного водопотребления зафиксировано на контрольном варианте, и в среднем за 2002-2004 гг. оно оказалось равным 3814 м3/га. В структуре суммарного водопотребления доля прихода влаги от осадков по вариантам опыта в среднем за 2002-2004 гг. изменялась от 64,7% на контроле без удобрений до 63% (N120Р40).
2. Суммарное водопотребление озимой пшеницы в зависимости от удобрений Годы Использование Приход влаги от Суммарное исследо- почвенной влаги осадков водопотребление ваний 3 м3/га м /га м /га % % % 1 2 3 4 5 6 Контроль без удобрений 2002 1609 43,5 2089 56,5 3698 2003 711 23,3 2347 76,7 3058 2004 1715 36,6 2970 63,4 4685 Среднее 1345 35,3 2469 64,7 3814 N50Р 2002 1630 43,8 2089 56,2 3719 2003 763 24,5 2347 75,5 3110 2004 1751 37,1 2970 62,9 4721 Среднее 1381 35,9 2469 64,1 3850 N90Р 2002 1661 44,3 2089 55,7 3750 2003 804 25,5 2347 74,5 3151 2004 1790 37,6 2970 62,4 4760 Среднее 1418 36,5 2469 63,5 3887 N120Р 2002 1684 44,6 2089 55,4 3773 2003 841 26,4 2347 73,6 3188 2004 1824 38,0 2970 62,0 4794 Среднее 1450 37,0 2469 63,0 3918 С увеличением дозы минеральных удобрений увеличивался процент использования почвенной влаги с 35,3% (контроль без удобрений) до 37% (N120Р40).
Вместе с тем, в 2003 году наблюдался низкий процент использования почвенной влаги по всем вариантам опыта. Это связано с изреженностью посевов озимой пшеницы. Запасы продуктивной влаги в почве перед посевом были недостаточными и полученные всходы не смогли обеспечить оптимальную густоту стояния растений.
Неблагоприятные погодные условия в зимний период, частые оттепели способствовали частичному выпадению и без того изреженных посевов. Вследствие этого заметно снизилось количество растений на 1 м2, что привело к уменьшению использования почвенной влаги.
Коэффициенты водопотребления в среднем за 2002-2004 гг. у изучаемых сортов озимой пшеницы (табл. 3) были наибольшими на контрольном варианте без применения минеральных удобрений. Это связано прежде всего с дефицитом азота и частично фосфора.
3. Коэффициенты водопотребления у различных сортов озимой пшеницы в зависимости от дозы внесения минеральных удобрений Коэффициент водопотребления, м3/т Сорт Вариант Средний 2002 2003 Б/у 1229 1499 1478 N50Р20 925 1148 1138 Дон - N90Р30 831 1023 979 N120Р40 806 954 938 Б/у 1170 1935 1411 N50Р20 869 1388 1080 Дон - N90Р30 783 1185 928 N120Р40 767 1123 821 Б/у 1340 1757 1516 N50Р Волгоград- 1087 1364 1157 ская - 84 N90Р30 977 1154 1021 N120Р40 936 1070 951 Так, например в среднем за 2002-2004 гг. коэффициент водопотребления на контрольном варианте у сорта Дон-93 составил 1402 м3/т, у сорта Дон-95 – м3/т, у Волгоградская-84 – 1538 м3/т.
С увеличением дозы минеральных удобрений наблюдалось снижение значений коэффициентов водопотребления у всех изучаемых сортов озимой пшеницы.
Наименьшие величины коэффициентов водопотребления зарегистрированы у сорта Дон-93. В среднем за 2002-2004 гг. по вариантам опыта они изменялись от 899 м3/т (N120Р40) до 1070 м3/т (N50Р20).
Аналогичная тенденция прослеживалась у сортов Дон-95 и Волгоградская-84.
Наименьшие значения коэффициентов водопотребления у этих сортов составили 904 и 986 м /т соответственно на варианте опыта с дозой внесения минеральных удобрений N120Р40.
Таким образом, увеличение урожайности озимой пшеницы при возрастании доз минеральных удобрений способствует уменьшению расхода воды на создание тонны зерна.
Фотосинтетическая деятельность растений. Основным процессом, определяющим продуктивность полевых культур, является фотосинтетическая деятельность растений. Динамика площади листьев озимой пшеницы отражена в табл. 4.
4. Динамика площади листьев у сортов озимой пшеницы, тыс. м2/га Дата определения (по декадам месяца) Вариант апрель май Июнь 3 1 2 3 1 2 Волгоградская- Б/у 7,5 17,3 26,5 30,3 22,7 11,9 6, N50Р20 10,5 23,3 35,8 40,9 29,5 19,6 10, N90Р30 11,7 25,4 37,6 42,6 30,8 21,2 11, N120Р40 12,6 27,5 39,9 45,0 33,1 23,7 13, Дон- Б/у 8,0 18,1 27,7 31,5 23,6 12,7 7, N50Р20 11,6 24,8 37,1 42,8 31,2 21,4 12, N90Р30 13,0 27,0 39,4 45,3 33,3 24,1 13, N120Р40 14,1 29,5 42,0 47,1 35,8 26,0 14, Дон- Б/у 7,9 18,0 27,8 31,7 24,0 13,1 7, N50Р20 12,5 26,0 39,5 45,3 34,6 23,1 13, N90Р30 13,9 29,4 41,7 47,8 37,5 27,0 14, N120Р40 15,2 32,1 44,2 49,7 40,4 29,8 15, В годы исследований (2002 – 2004 гг.) влагообеспеченность посевов по периодам вегетации была благоприятной. Поэтому эффективность минеральных удобрений оказалась достаточно высокой. В то же время, при прочих равных внешних условиях, продуктивные качества у различных сортов озимой пшеницы оказались различными. Во многом они зависели от способности сортов усваивать солнечную радиацию.
Проведенные нами исследования (табл. 5) показали, что коэффициент полезного действия солнечной радиации повышается прямо пропорционально росту ассимилирующей поверхности посевов озимой пшеницы до периода колошение – цветение. Впоследствии до полного созревания наблюдалось соответствующее снижение ассимилирующей поверхности посевов озимой пшеницы с уменьшением эффективности использования фотосинтетической активной радиации посевов.
5. Фотосинтетическая деятельность различных сортов озимой пшеницы в зависимости от удобрений (среднее за 2002 – 2004 гг.) Фотосин- Чистая Коэффи- Урожай- Доля тетичес - продук циент по- ность зерна в Л макс, кий поте- тивность Вариант лезного сухой общей тыс.м2/га нциал, фотосин действия биомассы, биомассе, тыс.м2 теза,г/м ФАР, % т/га % дн./га в сутки Волгоградская - Контроль 30,3 1306 3,2 1,2 5,8 43, N50Р20 40,9 1840 4,0 2,1 7,5 43, N90Р30 42,6 2012 4,2 2,2 8,5 43, N120Р40 45,0 2207 4,4 2,4 9,1 43, Дон- Контроль 31,5 1372 3,4 1,3 6,4 42, N50Р20 42,8 1965 4,1 2,2 8,4 43, N90Р30 45,3 2161 4,3 2,4 9,5 43, N120Р40 47,1 2350 4,5 2,6 10,0 43, Дон- Контроль 31,7 1383 3,5 1,4 6,4 42, N50Р20 45,3 2101 4,2 2,4 8,3 43, N90Р30 47,8 2329 4,3 2,6 9,6 43, N120Р40 49,7 2535 4,5 2,8 10,3 43, Минеральные удобрения оказывают положительное влияние на формирование листовой поверхности. Так, в среднем за 2002 – 2004 гг. у наиболее урожайного сорта Дон-95 максимальная площадь листьев при внесении в почву N120Р составила 49,7 тыс. м2/га, что на 18 тыс. м2/га больше по сравнению с контрольным вариантом без применения удобрений.
Фотосинтетический потенциал на рассматриваемом варианте 2535 тыс. м дней/га, на контроле в 1,8 раза меньше. Чистая продуктивность фотосинтеза при внесении N120Р40 у сорта Дон-95 в 1,3 раза превышает ЧПФ на контрольном варианте, урожайность сухой биомассы на представленном опытном варианте в 1, раза больше по сравнению с контролем. Таким образом, внесение запланированных доз минеральных удобрений способствовало улучшению фотосинтетических показателей растений озимой пшеницы и повышает общую величину урожая.
Рост и развитие растений озимой пшеницы. На продолжительность вегетационного и межфазных периодов в большей мере влияли метеорологические условия различных лет проведения исследований и в меньшей мере сорта, и дозы удобрений.
В 2001 и 2003 году всходы появились на 6 день, в 2002 году – на 9 день после посева. Во все годы исследований температура почвы на глубине 0,1 м при посеве не была ограничивающим фактором. Скорость появления всходов определялась прежде всего запасами продуктивной влаги в посевном слое почвы, а также температурой воздуха в период посев – всходы. Наступление последующих фенофаз и продолжительность межфазных периодов также определялись сложившимися агрометеорологическими показателями.
Результаты трёхлетних исследований показали, что в период осенней вегетации суточные приросты растений в высоту и сухой биомассы меньше, на всех вариантах опыта по сравнению с весенне-летним периодом. Минеральные удобрения оказывают существенное влияние на величину суточных приростов растений озимой пшеницы.
К концу осенней вегетации на всех вариантах опыта, у всех изучаемых сортов озимой пшеницы отмечено постепенное снижение суточных приростов. Так, на контроле (без удобрений) у наиболее урожайного из всех изучаемых сортов озимой пшеницы – Дон-95 в осенний период суточные приросты сухой биомассы в 2 раза меньше, чем на варианте N50Р20;
в 2,5 раза меньше по сравнению с вариантом N90Р30.
Вариант с дозой внесения минеральных удобрений N120Р40 по суточным приростам сухой биомассы в 3 раза превосходит контрольный вариант. Наибольший суточный прирост сухой биомассы и прирост растений в высоту зарегистрирован в фазу колошения на VIII этапе органогенеза и составлял на варианте N120Р40 - 0,09 г/сут и 17,6 мм/сут На IX этапе органогенеза (фаза цветения) наблюдалось постепенное снижение приростов растений в высоту и нарастания сухой биомассы. Впоследствии рост растений прекращался, но нарастание сухой биомассы продолжалось, хотя скорость его снижалась. Среднесуточные приросты сухой биомассы в осенний период вегетации практически одинаковы у всех изучаемых сортов. В тоже время в весенне-летний период вегетации величина среднесуточных приростов сухой биомассы у сорта Дон-95 превосходила соответствующие показатели у Дон-93 и Волгоградская-84.
Таким образом, на скорость роста и развития растений мягкой озимой пшеницы оказывали влияние, как условия выращивания, так и генетические особенности изучаемых сортов озимой пшеницы. Установлено, что различные дозы минеральных удобрений способствовали значительному увеличению скорости наращивания биомассы изучаемыми сортами озимой пшеницы на чернозёмных почвах Волгоградской области.
Полевая всхожесть и перезимовка. Полевая всхожесть по годам исследований была различной и зависела от температуры и влажности посевного слоя почвы.
Более низкой (74-76%) она оказалась в 2002 году, когда посевной слой почвы был сильно иссушен. Более благоприятно сложились погодные условия в 2001 и годах, когда полевая всхожесть составила соответственно 87-88% и 92-94%, а в средем за три года – 85-87%. Применение минеральных удобрений повышало полевую всхожесть семян на 2-3%. Значительных различий в полевой всхожести семян по сортам не наблюдалось.
В условиях зоны исследований почти каждая зима вызывает тревогу за сохранность посевов озимой пшеницы, что подтверждается данными проведённых исследований. Ярким примером может служить зима 2002-2003 гг., когда при продолжительной тёплой осени посевы перед уходом в зиму ушли достаточно раскустившимися.
Наиболее жёсткие условия для перезимовки уже отмечались в декабре месяце.
При отсутствии снежного покрова до второй декады декабря температура воздуха понижалась до критических значений:
-140С днём и до –20-240С ночью. Это привело к повреждению и гибели узлов кущения у части растений. Значительные колебания температуры отмечались в наиболее опасные периоды для озимой пшеницы в феврале и особенно в марте месяце, когда отрицательные температуры наблюдались в конце марта месяца. Кроме того, на посевах озимой пшеницы образовалась мощная ледяная корка, которая сохранилась с января по март месяцы.
Кроме этой зимы, неблагоприятные условия начала зимовки складывались в 2001-2002 гг., когда за счёт жёстких условий декабря (-12,2 0С) и первой декады января (-15,3 0С) в основном и произошла гибель озимой пшеницы.
При сравнительно благоприятных условиях перезимовки гибель растений озимой пшеницы в 2001–2002 гг. составила на контрольном варианте 17-25% и на вариантах с внесением минеральных удобрений 14-23%. Наименьшая гибель отмечалась у сорта Волгоградская-84 и Дон-95 на варианте с применением N90Р30.
Более существенной оказалась разница в перезимовке озимой пшеницы в 2002-2003 гг., когда сохранность растений на контрольном варианте составила 43 56% и 48-64% на удобренных вариантах. Более высокая сохранность растений отмечена у сорта Волгоградская-84 на варианте с применением N120Р40.
В 2003-2004 гг. условия для перезимовки озимой пшеницы сложились более благоприятно. Так сохранность у озимой пшеницы составила на контроле 77-89% и 82-98% на вариантах с внесением удобрений. Наименьшая гибель отмечалась у сорта Волгоградская-84 на варианте с применением N120Р40.
Главными причинами повреждения и гибели растений озимой пшеницы в зимний период 2001-2002 гг. явились вымерзание и частичное повреждение растений от ледяной корки. В зимний период 2002-2003 гг. главной причиной гибели всходов озимой пшеницы явилась мощная притёртая ледяная корка с января по март.
Структура урожая и урожайность озимой пшеницы. Полученные нами данные по урожаю зерна изучаемых сортов озимой пшеницы в зависимости от применения удобрений приведены в табл. 6. В среднем за годы изучения лучшим по урожайности оказался сорт Дон-95 (4,53 т/га при урожайности N120P40). Вместе с тем, полученные нами данные свидетельствуют о том, что Дон-95 - сорт интенсивного типа и требует для раскрытия генетического потенциала продуктивности оптимальных условий выращивания. При хорошей влагообеспеченности в 2004 году максимальная продуктивность этого сорта на варианте N120P40 достигла 5,84 т/га.
В то же время, в не очень благоприятный 2003 год урожайность озимой пшеницы сорта Дон-95 варьировала от 1,58 т/га (контроль без удобрений) до 2,84 т/га (N120P40). Необходимо отметить, что в 2003 году сорта Волгоградская-84 и Дон- на всех вариантах опыта, включая контроль без применения удобрений по продуктивности, превысили сорт Дон-95. Этот факт ещё раз свидетельствует о том, что в жестких условиях среды обитания сорта интенсивного типа не могут полно раскрыть свои потенциальные возможности и уступают по урожайности местным, адаптированным, а также пластичным к агроклиматическим условиям зоны сортам.
Наши исследования показали, что сорта озимой пшеницы различаются по количеству продуктивных стеблей на растении. Вместе с тем в зависимости от условий вегетации один и тот же сорт формирует разное число продуктивных стеблей. В 2003 и 2004 гг. влагообеспеченность почвы была достаточной, и изучаемые сорта имели в эти годы практически одинаковые значения продуктивной кустистости. В 2003 году продуктивная кустистость несколько снизилась, что обусловлено не совсем благоприятными агроклиматическими условиями.
Отдельные выпады озимой пшеницы в зимний период в 2003 году способствовали увеличению площади питания для одного растения озимой пшеницы, при этом наблюдалось увеличение общей кустистости на фоне снижения продуктивной. В среднем за 3 года наибольшее значение продуктивной кустистости отмечено у сорта Дон-95 на варианте с внесением минеральных удобрений дозой N120P40 (2,0).
6. Урожай зерна изучаемых сортов озимой пшеницы в зависимости от применения удобрений, т/га:
Годы исследований Сорта Вариант опыта 2001-2002 2002-2003 2003-2004 среднее б/у 3,01 2,04 3,17 2, N50P20 4,02 2,71 4,15 3, Дон- N90P30 4,51 3,08 4,86 4, N120P40 4,68 3,34 5,11 4, б/у 3,16 1,58 3,32 2, N50P20 4,28 2,24 4,37 3, Дон- N90P30 4,79 2,66 5,23 4, N120P40 4,92 2,84 5,84 4, б/у 2,76 1,74 3,09 2, N50P20 3,42 2,28 4,08 3, Волгоградская- N90P30 3,84 2,73 4,66 3, N120P40 4,03 2,98 5,04 4, Сорт HCP05 0,19 0,12 0,16 Агрофон HCP05 0,22 0,14 0,17 В среднем за 2002 – 2004 гг. наибольшая длина колоса оказалась у местного сорта Волгоградская-84. Причем она колебалась от 7,8 см на контроле без удобрений до 8,4 см при внесении N120P40. Наименьшая длина колоса в среднем за года - 6,6 см наблюдалось у сорта Дон-95 на контрольном варианте и 7,3 см на варианте с N120P40. Наименьшие значения длины колоса отмечены в 2003 г, наибольшие - в 2004 г. С повышением дозы вносимых минеральных удобрений, наблюдалось увеличение длины колоса у всех изучаемых сортов озимой пшеницы.
Проведённые нами исследования показали, что чёткой взаимосвязи между длиной колоса и числом колосков в нем не прослеживается, так как эти признаки, в свою очередь, тесно связаны с плотностью колоса. Число колосков в колосе практически не зависит от условий вегетации, т.е. взаимодействие факторов генотип и среда – незначительное. В среднем за 2002-2004 гг. максимальные значения числа колосков в колосе у всех сортов получены при внесении N120P40. Колебания этого показателя на рассматриваемом варианте по сортам составило от 17,8 (Дон-95) до 18,1 (Волгоградская-84). Наименьшее число колосков в колосе во все годы исследований формировалось на контрольном варианте без применения удобрений, где этот показатель варьировал от 17,4 (Дон-95) до 17,7 (Волгоградская-84).
Увеличение дозы минеральных удобрений положительно влияло на количество числа колосков в колосе.
Наши исследования показали, что в более благоприятные по погодным условиям 2002 и 2004 гг. формируется большее число зёрен в колосе по сравнению с годом. В среднем за 2002-2004 гг. наибольшее число зёрен в колосе формировалось у сорта озимой пшеницы Волгоградская-84. Колебания по вариантам этого показателя у рассматриваемого сорта составили от 27,3 зёрен (без применения удобрений) до 30,1 (N120P40). Число зёрен в колосе у сортов Дон-93 и Дон-95 в среднем за годы исследований было несколько ниже по сравнению с Волгоградской 84. В то же время на варианте с внесением N120P40 этот показатель у сортов Дон-93 и Волгоградская-84 оказался равным.
В среднем за 2002-2004 гг. наибольшую массу зерна с колоса сформировал сорт озимой пшеницы Дон-93 - 1,24 г при внесении в почву N120P40. Во все годы исследований масса зерна с колоса увеличивалась при повышении дозы вносимых минеральных удобрений. Наименьшей у всех сортов она была на контрольном варианте, наибольшей - при внесении максимальной дозы минеральных удобрений N120P40.
Преимущество среди изучаемых сортов по массе 1000 зёрен в среднем за 2002 2004 гг. имел сорт Дон-93 (рис. 1). По вариантам опыта этот показатель у него изменялся от 39,6 г (на варианте без удобрений) до 42,7 г (при внесении N120P40).
Увеличение дозы вносимых минеральных удобрений способствовало возрастанию массы 1000 зёрен. Изучаемый показатель у сорта Дон-95 в среднем за 3 года оказался несколько ниже и колебался от 37,8 г (без удобрений) до 40,5 г (N120P40).
Наименьшие значения массы 1000 зёрен отмечены у сорта Волгоградская-84. В среднем за 2002 - 2004 гг. они варьировали от 33 г (контроль б/у) до 34,5 г (N120P40).
б/у Масса 1000 зёрен,г N50P N90P 20 N120P. Дон-93 Дон-95 Волгоградская Сорт Рис.1 Масса 1000 зёрен у изучаемых сортов озимой пшеницы в зависимости от применения удобрений, г (среднее за 2002- 2004 гг.) Качество зерна. Проведённые исследования показали, что качество зерна озимой пшеницы во многом зависит от погодных условий в период вегетации и особенно в период формирования и налива зерна, уровня минерального питания, прежде всего азотного, агротехники и сорта. Изучаемые сорта мягкой озимой пшеницы различались между собой по качественным характеристикам зерна (табл. 7).
7. Качество зерна сортов озимой пшеницы, в зависимости от применения удобрений Годы исследований Среднее 2001-2002 2002-2003 2003- Показатели N50 N90 N120 N50 N90 N120 N50 N90 N120 N50 N90 N б/у б/у б/у б/у P20 P30 P40 P20 P30 P40 P20 P30 P40 P20 P30 P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Волгоградская- Масса 32,8 33,0 33,9 34,2 33 33,8 34,4 34,8 33,2 33,7 34,4 34,6 33,0 33,5 34,2 34, зёрен, г Натура зерна, г/л 820 821 818 816 819 816 813 812 819 816 815 813 819 817 815 Стекловидность, 48 59 64 70 44 58 61 62 46 52 61 69 46 56 62 % Содержание 20,4 21,8 25,9 26,8 21,2 23,9 27,0 28,2 18,3 21,6 23,9 25,1 19,9 22,4 25,6 26, клейковины, % Гр. качества II II II II II II I I II II I I II II I I клейковины Продолжение табл. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Дон- Масса 39 42,2 42,9 43 40,4 41,6 42,1 42,3 39,5 41,8 42,5 42,8 39,6 41,9 42,5 42, зерен, г Натура зерна, г/л 804 801 800 798 800 796 794 796 798 796 793 790 801 798 796 Стекловидность, 56 68 77 80 54 70 74 79 46 53 64 71 52 64 72 % Содержание 21,8 23,2 26,4 27,3 22,8 24,6 29,3 30,4 19,4 23,1 24,3 25,7 21,3 23,6 26,6 27, клейковины, % Гр. качества II II II II II I I I II II I I II II I I клейковины Дон- Масса 37,4 39,2 39,6 40,9 38 38,9 39,5 40 38,2 39,5 40,8 40,7 37,8 39,2 39,9 40, зерен, г Натура зерна, г/л 811 802 799 792 803 801 796 796 771 766 760 762 795 789 785 Стекловидность, 58 73 80 80 52 64 73 76 49 55 69 74 53 64 74 % Содержание 22,6 24,3 28,1 29,6 23,8 25,9 30,1 31,4 20,1 23,2 26,1 26,9 22,1 24,4 28,1 29, клейковины, % Гр. качества II II II II II I I I II I I I II I I I клейковины Наиболее отзывчивым на применение минеральных удобрений оказался сорт озимой пшеницы Дон-95. В среднем за три года показатели качества, при внесении N120P40, были следующие: масса 1000 зёрен - 40,5 г.;
стекловидность - 76%;
содержание клейковины – 29,3%, что на 7,2% выше, чем на неудобренном фоне.
Несколько хуже выглядели сорта Дон-93 и Волгоградская-84. У сорта Дон- показатели качества на этом же варианте составили: масса 1000 зёрен- 42,7 г.;
стекловидность - 77%;
содержание клейковины - 27,8%, что на 6,5% выше, чем на контроле. Наименее отзывчивым на применение азотнофосфорных удобрений оказался сорт Волгоградская-84.
Экономическая и агроэнергетическая эффективность возделывания озимой пшеницы. Расчёт экономической эффективности (табл. 8) показал, что наиболее высокая прибыль с 1 га пашни отмечалась у трёх сортов при внесении N120P40.
Однако, наибольшая рентабельность отмечена на агрофоне N90P30.
Наибольший экономический эффект достигается у сорта Дон-95 при внесении N90P30. Наибольшая прибыль с 1 га на этом варианте составила 8380 рублей.
Основным показателем агроэнергетической оценки применения удобрений на посевах озимой пшеницы является коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ). Максимальный показатель КЭЭ был отмечен у сорта Дон-93 на варианте без применения удобрений и составил 3,94. Различия между результатами экономической эффективности и агроэнергетической оценки возделывания озимой пшеницы объясняются несоответствием цен и энергетических эквивалентов на удобрения.
8.Экономическая и агроэнергетическая эффективность возделывания сортов озимой пшеницы в зависимости от применения удобрений.
Затраты Затраты Урожа- Себесто- Прибыль, Рентабе Вариант средств труда на йность, имость 1 руб на 1 льность, КЭЭ опыта на 1 га, 1 га, т/га т, руб. га % руб. чел.-ч.
Волгоградская- Б/у 2,53 6085 8,10 2405 2517 41 3, N50Р20 3,26 7479 10,43 2294 3605 48 3, N90Р30 3,74 8352 11,96 2233 6608 79 2, N120Р40 4,01 9123 12,83 2275 6917 75 2, Дон- Б/у 2,74 6085 8,76 2220 3233 53 3, N50Р20 3,62 7495 11,58 2070 6986 93 3, N90Р30 4,15 8372 13,28 2017 8229 98 3, N120Р40 4,38 9139 14,01 2086 8383 91 2, Дон- Б/у 2,68 6085 8,57 2270 3028 49 3, N50Р20 3,63 7052 11,61 2066 7020 93 3, N90Р30 4,19 8382 13,40 2000 8380 100 3, N120Р40 4,53 9160 14,49 2022 8960 97 2, Основные выводы 1. На чернозёмных почвах Волгоградской области применение минеральных удобрений является важным фактором повышения (в 1,6 раза) по сравнению с неудобряемой пашней урожайности сортов мягкой озимой пшеницы Дон-95, Дон- и Волгоградская-84.
2. По основному результирующему показателю урожайности в среднем за 2002 - 2004 гг. сорт зерноградской селекции Дон-95 на варианте опыта с внесением в почву N120P40 превосходил другие сорта от 3,3 % до 11,5 %.
3. В подзоне чернозёмных почв Волгоградской области величина суммарного водопотребления в среднем за 2002 – 2004 гг. колебалась от 3814 м3/га на контроле без применения удобрений до 3918 м3/га на варианте с внесением в почву N120P40.
4. Наибольшую потребность в азоте растения озимой пшеницы испытывают в межфазный период выход в трубку – колошение, в фосфоре с первых дней роста и до начала колошения, в калие – с начала вегетационного периода и до цветения.
5. Наибольшее процентное содержание азота в верхних листьях в фазу колошения зарегистрировано у сорта озимой пшеницы Дон-93, содержание увеличивалось с возрастанием дозы минеральных удобрений с 2,6 % (контроль б/у) до 3,9 % (N120P40).
6. Наименьшие значения биоклиматических коэффициентов в среднем за – 2004 гг. по всем вариантам опытов зарегистрированы в период осенней вегетации озимой пшеницы.
7. Коэффициенты водопотребления оказались наименьшими на варианте с внесением в почву N120P40 и составили по сортам у Дон-93 – 899 м3/т, у Дон-95 – м3/т, у Волгоградская-84 – 986 м3/т.
8. Максимальные значения прироста растений в высоту и нарастания сухой биомассы у всех сортов по всем вариантам опыта отмечены на VIII этапе органогенеза в фазу колошения. Впоследствии наблюдается постепенное снижение этих показателей.
9. Максимальные значения площади листьев, фотосинтетического потенциала и чистой продуктивности фотосинтеза у всех сортов оказались на варианте опыта с внесением в почву N120P40. У наиболее урожайного сорта Дон-95 максимальная площадь листьев составила 49,7 тыс. м2/га, ФП – 2535 тыс. м2 дн./га, ЧПФ – 4,5 г/м сутки.
10. В среднем за 2002–2004 гг. наибольшие значения продуктивной кустистости зарегистрированы у сорта Дон-95. Длина колоса, число колосков и зёрен в колосе наибольшие у сорта Волгоградская-84. По массе зерна с колоса и массе 1000 зёрен превосходства у сорта Дон-93.
11. Лучшим по качеству среди изучаемых сортов озимой пшеницы оказался сорт Дон-95. В среднем за 2002–2004 гг. количество сырой клейковины у этого сорта изменялось от 22,1 % (контроль б/у) до 29,3 % (N120P40). При этом группа качества клейковины на контрольном варианте вторая, на вариантах с внесением удобрений – первая.
12. Возделывание сорта Дон-95 для получения продовольственного зерна оказалось более выгодным по сравнению с возделывание других изучаемых сортов.
Уровень рентабельности по сорту Дон-95 – 100% (N90P30), расчетная прибыль на 1 га – 8380 рублей при себестоимости одной тонны – 2000 рублей.
13. Наиболее экономически эффективный вариант с дозой внесения минеральных удобрений N90P30. Уровень рентабельности на этом варианте в зависимости от сорта находился в пределах 79 – 100 %.
14. Коэффициенты энергетической эффективности производства зерна были наибольшими на контроле без удобрений. При внесении минеральных удобрений они снижались по мере увеличения расчетной дозы. Наибольший (3,94) в среднем за 2002 – 2004 гг. КЭЭ оказался у сорта Дон-93.
Предложения производству 1. Для лучшего удовлетворения спроса на высококачественное продовольственное зерно мягкой озимой пшеницы рекомендуется в условиях черноземных почв Волгоградской области возделывать сорт Дон-95.
2. Получение на посевах Дон-95 планируемых урожаев в благоприятные по условиям влагообеспеченности годы возможно при внесении запланированных доз минеральных удобрений:
• N50P20 – 4 т/га;
• N90P30 – 5 т/га;
• N120P40 – 6 т/га.
Список опубликованных работ по теме диссертации:
1. Баннов И.Г. Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество зерна сортов озимой пшеницы в подзоне обыкновенных чернозёмов Волгоградской области.//Материалы IX региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области / Волгогр. гос. с.-х. акад. – Волгоград, 2005. – С. 3 – 4.
2. Баннов И.Г. Урожайность сортов озимой пшеницы в зависимости от доз и сроков внесения минеральных удобрений на обыкновенных черозёмах Волгоградской области.//Материалы VII-VIII региональных конференций молодых исследователей Волгоградской области / Волгогр. гос. с.-х. акад. – Волгоград, 2004.
– С. 4 – 5.
3. Баннов И.Г. Экономическая и агроэнергетическая эффективность возделывания сортов озимой пшеницы при различных дозах и сроках внесения минеральных удобрений на обыкновенных чернозёмах Волгоградской области. // Актуальные проблемы развития АПК: материалы международной научно практической конференции, посвящённой 60-летию Победы в Великой Отечественной войне / Волгогр. гос. с.-х. акад. – Волгоград, 2005. - С. 11 – 12.
4. Баннов И.Г. Формирование урожая и качества зерна озимой пшеницы в зависимости от внесения минеральных удобрений // Аграрная наука. – 2007. - № 2. – С. 17-18.
Подписано к печати 21.01.08 г.
Формат 60х84 1/16. Уч.-изд.л.1. Тираж 100. Зак.204.
Типография Волгоградской сельскохозяйственной академии.
400002, г. Волгоград, пр. Университетский,