Текст книги "Научное обоснование формирования продуктивности ярового ячменя под влиянием приемов технологии возделывания в лесостепи Среднего Поволжья"

2 АГРОКЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Среднее Поволжье (республики Мордовия и Татарскан, Пензенская, Самарская и Ульяновская области) – крупнейший сельскохозяйственный регион России.

Лесостепь представляет собой зональный ландшафт умеренного пояса, характеризующийся чередованием сомкнутых (преимущественно лиственных) лесов на серых лесных почвах и травянистых степей на черноземах.

Своеобразие лесостепного ландшафта обусловлено в значительной мере климатическими особенностями этой зоны. Осадки не обладают устойчивостью, влажные годы и месяцы чередуются с засушливыми. Засухи и суховеи наблюдаются достаточно часто, которые в первой половине периода вегетации бывают чаще, чем во второй. Повторяемость интенсивных суховеев – 60-70 % лет, а суховеи средней интенсивности наблюдаются ежегодно. Поэтому весенние запасы влаги играют важнейшую роль для посевов. Для зоны Среднего Поволжья характерна высокая активность эрозионных процессов.

Пензенская область находится в зоне юго-восточной части Приволжской лесостепи, на западном склоне Приволжской возвышенности.

Рельеф области имеет эрозионный характер, особенно в приречных районах, расчлененных густой сетью балок и оврагов. Наибольшей всхолмленностью вследствие большого колебания относительных высот характеризуются водораздельные пространства восточной части. Холмисто-волнистая поверхность междуречных пространств северо-западных частей области принимает характер слабоволнистых равнин. Юго-западная часть особенно сильно расчленена оврагами и промоинами.

Климат области умеренно-континентальный. Континентальность постепенно нарастает с запада на восток.

Наиболее теплым месяцем является июль со средней температурой 19,1-19,5°С, самым холодным – январь с температурой минус 11,3-13,3°С, т.е. показатель континентальности климата достигает 30-33°С. Среднегодовая температура воздуха 3°С, 4°С (Агроклиматические ресурсы … 1972).

Продолжительность вегетационного периода составляет 172-181 день. Активный рост большинства сельскохозяйственных культур начинается в основной период вегетации при температуре воздуха 10°С. Продолжительность его в области 135-147 дней, а сумма активных температур, при среднем значении 2400°С, в отдельные годы составляет 2800-2900°С.

С учетом природно-климатических факторов Пензенская область делится на 4 агропочвенные зоны, краткая характеристика условий которых приведена в таблице 5.

Основные определяющие факторы формирования урожая сельскохозяйственных культур в области – тепло и влага. Самым неустойчивым элементом климата являются осадки.

Годовое количество осадков в Пензенской области колеблется от 450 до 500 мм. В засушливые годы оно понижается до 350 мм, а во влажные увеличивается до 775 мм. До 70 % осадков выпадает в теплый период года. В среднем за вегетационный период с температурой выше 10°С выпадает от 208 до 275 мм.

Условия влагообеспеченности отдельных месяцев и вегетационных периодов характеризует гидротермический коэффициент (ГТК). В пределах области он изменяется от 0,9 и менее на юге и до 1,1 на севере. Значения гидротермического коэффициента имеют колебания от 0,4 в засушливые годы до 1,5-1,7 во влажные.

Учитывая теплообеспеченность и условия увлажнения периода вегетации яровой пшеницы и ячменя дана характеристика погодных условий, которые складывались в период проведения исследований (табл. 6).

На основании данных таблицы можно констатировать, что экспериментальные данные получены при разнообразных погодных условиях, следовательно установленные закономерности и сделанные выводы в ходе проведенных исследований носят вполне объективный характер.

Большой вред посевам сельскохозяйственных культур наносят засухи и суховеи. Для области характерны весенние, а в отдельные годы отмечаются летние и осенние засухи. Засуха в области часто сопровождается суховеями. Очень интенсивные суховеи бывают один-два раза в 10 лет, а суховеи средней интенсивности наблюдаются ежегодно. Слабые суховеи наблюдаются весной, более интенсивные – летом.

Таблица 5 – Характеристика условий природных зон Пензенской области

Таблица 6 – Характеристика погодных условий в период проведения исследований

Наиболее объективную оценку влагообеспеченности сельскохозяйственных культур дают данные запасов продуктивной влаги в почве. Влага, накопленная в корнеобитаемом слое почвы к периоду сева, является основным источником водоснабжения растений в течение всего периода вегетации.

Запасы продуктивной влаги в слое 0-100 см весной к моменту перехода средней суточной температуры воздуха через 5°С составляют под яровыми культурами более 175 мм на юго-западе и 125-175 мм – на остальной территории области. В период сева условия увлажнения пахотного слоя почвы под яровыми и озимыми культурами на большей части территории достаточные. Для озимых культур по области влагообеспеченность составляет от 70 до 90 %, для ранних яровых – от 60 до 75 % от оптимальной.

Радиационный и температурный режимы. Одним из главных факторов, определяющих температурный режим, является приток солнечной энергии, величина которого зависит от географического расположения местности, продолжительности дня и других условий. Поступление фотосинтетически активной радиации (ФАР) за вегетационный период составляет 3,0-3,5 млрд. ккал/га.

Термические ресурсы области и требования сельскохозяйственных культур к теплу выражаются в суммах средних суточных температур выше 10°С и определяются в 2200-2400°С. Периодом активной вегетации является период со средней суточной температурой воздуха 10°С. От его продолжительности и обеспеченности теплом зависят рост и развитие сельскохозяйственных культур, степень их зрелости и урожай.

В среднем период с температурой выше 10°С по области составляет 136-144 дня, увеличиваясь в отдельные годы до 154-160 дней. Весной температура воздуха через 10°С переходит на территории области в конце апреля – первых числах мая. Осенью этот период заканчивается 21-24 сентября. Число дней летнего периода с температурой выше 15°С по агроклиматическим зонам колеблется от 89 до 102 дней. В отдельные годы длина вегетационного периода сокращается из-за поздних весенних и ранних осенних заморозков. Последние заморозки весной наблюдаются во второй декаде мая, а первые осенние – в третьей декаде сентября.

Для выращивания сельскохозяйственных культур необходима 80-90 %-ная обеспеченность суммой активных температур. На территории области в 90 % лет сумма активных температур больше 1800-2200°С. При средней сумме 2400°С в отдельные годы сумма активных температур составляет 2800-2900°С.

Рассматривая показатели термических условий зоны с требованиями растений к теплу, можно отметить достаточную обеспеченность теплом зерновых, зернобовых культур и многолетних трав во всех агроклиматических зонах области.

Почвенный покров. В лесостепи Среднего Поволжья более 61 % пахотных угодий содержат гумуса 5,6 % и более, около 3 млн. га пашни – 4,6-5% и более 5 млн. га – от 4,5 до 2,5 %.

На территории Пензенской области можно выделить два основных типа растительных формаций – лесную и луговостепную.

Взаимоотношение этих растительных формаций выражается, по мнению А.И. Дорогова (1951), в постепенном прогрессирующем наступлении лугово-степного покрова и покрова сельскохозяйственных культур на пространства, занятые лесом. На долю абсолютно лесной площади приходится не более 15 %, остальные 85 % площади занимает травянистая растительность.

В соответствии с двумя основными типами растительности на территории Пензенской области господствующими являются два типа почвообразовательного процесса – лугово-степной и лесной. Между ними выделяется еще переходная зона, которую называют зоной лесостепи. Каждая из этих форм почвообразовательного процесса привела к образованию специфического типа почв.

А.И. Дорогов выделяет следующие четыре типа в Пензенской области:

I. Почвы черноземного типа. В эту группу входят черноземы от тучных мощных до смытых, маломощных, малогумусных.

II. Почвы лугово-черноземного типа переходной зоны.

III. Почвы лесного типа. В эту группу объединяются лесные почвы от темно-серых до светло-серых.

IV. Аллювиальные почвы речных пойм.

Преобладающим типом почв Пензенской области являются черноземы (75,2 %), наибольшее распространение из них имеют выщелоченные черноземы, которые составляют 81,1 %.

Содержание гумуса в пахотном слое выщелоченных черноземов колеблется от 5,5 до 7,9 %. Реакция почвенного раствора слабокислая, сумма поглощенных оснований высокая – от 35 до 40 мг – экв. на 100 г почвы; степень насыщенности почвы основаниями колеблется от 86 до 95 %.

Содержание общего азота в пахотном слое составляет от 0,36 до 0,54 %, подвижного азота – 116…141 мг на 1 кг почвы; подвижных форм фосфора – от 35 до 120 мг на 1 кг почвы. Обеспеченность обменным калием средняя и повышенная.

Серые и темно-серые лесные почвы занимают в области 15,5 %, а светло-серыми лесными почвами занято 4,6 %. Они формируются на разнообразных по механическому составу породах. Верхний горизонт серых и темно-серых лесных почв тяжелого механического состава содержит до 5 % гумуса, светло-серые лесные супесчаные – 0,5 до 1,5-2,0 %. Эти почвы бедны азотом, фосфором и средне обеспечены калием.

На долю потенциально богатых пойменных почв приходится 2,8 %. Аллювиальные почвы имеют довольно большое содержание гумуса (до 10 % в пахотном слое), количество поглощенных оснований достигает 45 мг – экв. на 100 г почвы, обеспеченность подвижными формами азота и калия средняя, фосфора – низкая.

В Пензенской области около 612 тыс. га эродированных земель, из них слабосмытые составляют 472 тыс. га, среднесмытые – около 118 тыс. га и сильносмытые – 22 тыс. га. На этих землях необходимо осваивать комплекс противоэрозионных мероприятий, обратив особое внимание на агротехнические меры борьбы с эрозией.

Почвы области ощущают дефицит в микроэлементах: Mo, B, Мn, Со (Рекомендации по применению … 1984).

Подводя итог характеристике природных условий области, следует отметить, что почвы и климат вполне благоприятны для возделывания большинства сельскохозяйственных культур, типичных для Среднего Поволжья. Однако потенциал продуктивности ее земельных ресурсов понижен из-за дефицита увлажнения.

Важной задачей в земледелии Пензенской области является сохранение и повышение плодородия почв, в выполнении которой большая роль принадлежит биологическим почвообразовательным процессам, пополнению запаса органического вещества за счет увеличения посевов многолетних трав, введения сидерации и почвозащитных систем земледелия.

3 ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ АГРОЦЕНОЗОВ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ: УРОВНИ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ И НОРМА ВЫСЕВА

Ячмень имеет слабую корневую систему, короткий период вегетации, поэтому для получения урожая высокого качества его посевы необходимо размещать на хорошо удобренных участках. Наряду с этим, результаты исследований Н.И. Арнаутовой (1969), Н.А. Кирпичникова (1989), В.И. Никитишена и др. (1994) позволяют констатировать наличие выраженной способности корневой системы ячменя к активной мобилизации питательных веществ из почвы и удобрений. И все же ячмень предъявляет высокие требования к минеральному питанию.

Эффективность удобрений во многом зависит от агрохимических показателей почвы и ее гранулометрического состава (Никитишен В.И., 1984; Панников В.Д., Минеев В.Г., 1987; Пестряков А.М., Габибов М.А., 1994). Правильное определение доз удобрений – одно из условий их успешного использования (Жуков Ю.П., 1994; Алметов Н.С., 1996).

Известно, что ячмень требует усиленного притока питательных веществ в первые 40 дней своей жизни (Грязнов А.А., 1996). Больше всего питательных веществ усваивается им в период кущения. Ко времени выхода в трубку он потребляет 2/3 количества калия, 50 % азота, до 40 % фосфора, используемого за весь вегетационный период. К началу цветения в основном прекращается поглощение питательных веществ (Бахтеев Ф.Х., 1955; Горшкова В.А., 1979; Минеев В.Г., 1990).

В формировании высоких урожаев зерна хорошего качества важнейшая роль принадлежит регулированию условий азотного питания (Иванова Т.И., Бабанина А.В., 1978; Павлов А.Н., 1984; Толстоусов В.П., 1987; Завалин А.А., Потапов В.И., 1996; Лапа В.В., Ивахненко Н.Н., 2000; Саранин К.И., Каничев В.И., 2000;

Бугаев П.Д., Тадессе А., 2003). При ограниченном азотном питании в самый ранний период от прорастания семян до появления 4-5 листа посевы слабо развиваются, ослабевает энергия кущения, происходит укорачивание зачаточного колоса и уменьшение числа колосков; азотное голодание в последующие фазы онтогенеза ухудшает налив зерна и его качество (Прянишников Д.Н., 1965; Генкель П.А., 1969; Ягодин Б.А., 1982; Сахибгареев А.А., Гаитов Т.А., 1999).

Согласно многочисленным исследованиям калий играет роль в стабилизации режима азотного питания пивоваренного ячменя и формировании зерна, пригодного для производства пивного солода (Карманенко Н.М., 1967; Коданев И.М., 1976;

Сапаев В.Г., 1982; Неттевич Э.Д., 1982; Прокошев В.В., Дерюгин И.П., 2000). Фосфор благоприятствует накаплению крахмала и снижению белковости зерна (Коданев И.М., 1964; Грязнов А.А., 1996).

V. Bezdek (1989) особое значение придает использованию минеральных удобрений при выращивании ячменя как на фуражное зерно, так и для пивоварения.

А. Дэвид и др. (1973) отмечают, что одни только фосфорные удобрения улучшают качество зерна, повышая его выполненность и выход солодового экстракта. Присутствие же в почве азота, хоть немного превышающего необходимый уровень для получения максимального урожая, способствует формированию зерна с повышенным содержанием белка. Подтверждение этому находим в работах чешских ученых F. Dudac (1989), M. Kandera (1989), D. Peric (1989). Однако, как считает И.М. Коданев (1981), повышенные дозы фосфорных удобрений на почвах со средним и повышенным его содержанием не приводят к улучшению качества пивоваренного ячменя ни по одному показателю.

В литературе имеется значительное количество работ, посвященных изучению влияния удобрений на урожай и качество ячменя.

Э.Д. Неттевич и др. (1981) отмечают, что внесение азота более 60 кг/га не только отрицательно влияет на качество зерна за счет повышения белка, но и приводит к полеганию, которое является главным фактором недобора значительной части урожая и снижения технологических качеств пивоваренного ячменя.

Согласно данным J. Holz (2001), рекомендуемой дозой азота к началу вегетации ячменя является 90-100 кг/га, на плодородных почвах – 60-90 кг/га.

Установлено, что применение азотных удобрений в дозе 45 кг/га отдельно и совместно с бактеризацией семян активными штаммами диазотрофов позволяет реализовать продуктивность ячменя без снижения пивоваренных качеств (Шотт П.Р., Литвинцева Т.А., 2001; Гамзиков Г.П., Шотт П.Р., 2003).

На бедных гумусом землях внесение азотных удобрений в дозе 50-60 кг/га д. в. не сказывается отрицательно на пивоваренных свойствах зерна при значительном повышении урожайности (Огнев В.Н., 2003). Внесение N_30-60 P_30-60 K_30-60 в ЦЧЗ повышает урожай зерна и его качество (Мальцев В.Ф., 1991; Рогов И.Е., 1991; Богомазов и др., 1997).

Увеличение содержания белка в зерне ячменя под действием минеральных удобрений отмечается в работах Р.Ф. Макарова, В.В. Архиповой (2000), В.Т. Рымаря и др. (2003).

Установлено, что оптимальный режим питания растений для получения высококачественного зерна пивоваренного ячменя наблюдается при соотношении N: P: K как 1:0,65:2,07 или 1:2:3 в зависимости от почв (Неттевич Э.Д. и др., 1981).

В.Г. Сенченко и др. (1996) считают, что действие азота на белковость зерна ячменя зависит не только от доз вносимых удобрений, но и распределения их в течение периода вегетации. Так, избыточное снабжение азотом в период «колошениесозревание» вызывает увеличение белковости зерна.

Согласно исследованиям В.Г. Минеева, М.М. Ивлева, Д.М. Аникста (1980) в Поволжском регионе особое значение приобретают условия увлажнения, в значительной мере определяющие действие удобрений. Влиянию погодных условий на эффективность удобрений значительное внимание уделялось в работах М.С. Кулика (1966), А.П. Федосеева (1978), Ю.Г. Карцева (1983), В.Г. Минеева (1985), Р.Ф. Макарова (1985), Д.М. Хомякова (1990, 1991). Однако, как считают А.В. Ивойлов (1995), Н.П. Богомазов и др. (1997), такой информации накоплено недостаточно, особенно для условий неустойчивого увлажнения.

Анализ литературных данных позволяет сделать вывод, что получать ячмень с высокой урожайностью и качеством зерна, отвечающим требованиям пивоваренной промышленности, возможно путем выбора оптимальных доз минеральных удобрений и способа их внесения.

Управление продуктивностью посева – это создание комбинации высокого оптимального числа колосьев с высоким урожаем каждого отдельного колоса. Но специфические условия агрофитоценоза накладывают ограничение на генетически обусловленную продуктивность растений: плотность ценотической популяции, создаваемая нормами высева, усложняет отношение генотипа и условий среды, на что указывают А.Б. Дьяков, В.А. Драгавцев, А.Г. Бехтер (1976).

По данным Н.Ф. Шевляковой (1980), А.А. Жученко (1990) среди этих отношений особое место занимает конкуренция, которая генетически обусловлена и имеет видовую и сортовую специфику в зависимости от авторегулирующей способности разных сортов. Как утверждают В.А. Кумаков (1970) и Ю.А. Злобин (1980) эта возможность агроценоза к саморегулированию плотности стеблестоя связана с интенсивностью кущения растений, их способностью к самоизреживанию и стеблеотбору (цит. по Карповой Л.В., 2003).

Большой вклад в теоретическое обоснование подбора оптимальных норм высева и площадей питания растений внесли Д.Н. Прянишников (1914), В.Я. Юрьев (1925), И.М. Коданев (1970), М.С. Савицкий (1971), И.И. Синягин (1975).

Урожайность ячменя в одной и той же зоне в значительной мере колеблется от условий увлажнения в период вегетации. Так, по данным В.А. Вакар (1929), во влажные годы больший урожай дают густые посевы, в сухие – больший сбор зерна на посевах с меньшей нормой высева.

Н.М. Федулова, Н.И. Аниськина (1981) отмечают, что в условиях лесостепи Омской области в засушливые годы ячмень давал одинаковый урожай при нормах высева от 2 до 5 млн. семян/га.

Известно, что при выращивании ячменя на фуражные и пивоваренные цели выбор нормы высева различен. Так, по данным Э.Д. Неттевича и др. (1981), при высеве 2,5-3,0 млн. всхожих зерен на 1 га содержание белка в зерне бывает на 1,5-2,5 % выше, чем при норме высева 4,5-5,0 млн. зерен, однако, дальнейшее загущение ведет к полеганию стеблей и увеличению белковости.

Е.И. Комарицкая (1995) установила, что меньше белка и больше крахмала в зерне ячменя Зазерский 85 содержится при рядовом посеве с нормой высева 5 млн. всхожих семян на гектар по сравнению с разреженными посевами.

Х.Х. Исмагилов (1995), согласно проведенным опытам, отмечает, что увеличение нормы высева с 3,5 до 6,5 млн. всхожих зерен на га приводит к снижению содержания «сырого протеина», увеличению экстрактивности, уменьшению в зерновой массе крупных семян (2,8 мм) и росту доли средних (2,5 мм). Причем максимальный урожай получен при норме высева 5,5 млн. зерен на га. Р.К. Джантагулов (1974) также констатирует, что увеличение нормы высева приводит к уменьшению белковости и увеличению пленчатости зерна.

В Поволжье оптимальными нормами высева считаются 3,54,5 млн. всхожих зерен на 1 га. При запаздывании с посевом следует увеличить норму высева на 10-15 %, при этом ячмень меньше кустится (Рекомендации по выращиванию ячменя для пивоварения, 1982).

По данным Э.Д. Неттевича и др. (1981) в Поволжье и других районах, где лимитирующим урожай фактором служат осадки, для пивоваренного ячменя приняты нормы высева 3,0-3,5 млн. всхожих зерен на 1 га.

I. Balsan, V. Moravcik (1987) считают, что пивоваренные сорта ячменя не должны сильно куститься, так как это может вызвать большую разницу в побегообразовании, а значит и в качестве зерна. В свою очередь, повышению энергии кущения способствует заниженная норма высева, в результате в общей массе зерна возрастает доля семян, полученных со вторичных стеблей, что приводит к ухудшению их качеств (Грязнов А.А., 1996).

Таким образом, в каждой зоне необходимо высевать такое количество семян, которое не будет вызывать изреживания растений или их полегания.