Приёмы возделывания ярового ячменя в рисовых севооборотах

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Приёмы возделывания ярового ячменя в рисовых севооборотах

06.01.09 - растениеводство

06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Кузнецова Вера Васильевна

Саратов 2008

Работа выполнена в Волгоградском комплексном отделе, Калмыцком филиале ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова РАСХН и Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН Дубенок Николай Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Шевцова Лариса Павловна

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Морковин Валерий Тимофеевич

Ведущая организация Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации (РосНИИПМ), г. Новочеркасск

Защита состоится 21 ноября 2008 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 220. 061. 05 при Федеральном государственном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Автореферат разослан _________________________ 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор с.-х. наук Н.А. Пронько

агротехнологический ячмень рисовый севооборот

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. В Российской Федерации ячмень занимает около 10,5 млн. га, в Республике Калмыкия он возделывается на площади 86,9 тыс. га, что составляет 31,3% в структуре посевных площадей региона. Урожайность культуры крайне низкая и по годам колеблется от 0,8 до 1,66 т/га. Важным резервом увеличения урожайности ярового ячменя в условиях дефицита водных ресурсов является расширение его площадей в рисовых севооборотах. Актуальны вопросы повышения эффективности использования остаточной влаги после возделывания риса для получения гарантированных урожаев зерна в годы с различной влагообеспеченностью, вопросы сохранения и улучшения плодородия почвы. Совершенствование технологии возделывания ярового ячменя, в том числе при возделывании в рисовых севооборотах, связано с необходимостью установления взаимосвязей в реализации продукционного процесса культуры, формировании агроэкологических условий и расходовании основных производственных ресурсов.

Актуальность исследований подтверждается выполнением их в соответствии с научно-технической программой РАСХН «Земледелие, мелиорация и лесное хозяйство» (2001-2005 гг.).

Целью исследований является повышение эффективности производства зерна за счет разработки технологических элементов управления продукционным процессом ярового ячменя при выращивании в рисовых севооборотах, обеспечивающих рациональное использование остаточной в почве после уборки риса влаги и формирование до 3,0 т/га товарной продукции.

Программой исследований предусматривалось решение следующих основных задач:

- дать анализ возделывания ярового ячменя в условиях естественного увлажнения и орошения, обосновать направления исследований по совершенствованию технологических процессов, обеспечивающих повышение продуктивности посева при рациональном использовании материальных ресурсов, сохранении и улучшении почвенного плодородия;

- обосновать целесообразные уровни зерновой продуктивности ярового ячменя в почвенно-климатических условиях региона исследований при возделывании в рисовых чеках;

- с учетом уровня продуктивности посева и метеорологических условий в период вегетации ячменя установить и проанализировать закономерности формирования водного режима почвы;

- изучить закономерности продукционного процесса ярового ячменя в зависимости от предшественника и уровня минерального питания с учетом имеющихся запасов почвенной влаги и складывающихся погодных условий;

- провести экономическую оценку возделывания ярового ячменя в рисовых севооборотах Калмыкии.

Объект и методика исследований. Объектом исследований является технология возделывания районированного сорта ярового ячменя Прерия в рисовых чеках. При закладке и проведении полевых экспериментов были соблюдены требования типичности и репрезентативности условий для региона исследований, принцип целесообразности и оптимальности, принцип единственного различия и другие фундаментальные методы проведения полевого опыта. Обработка результатов исследований и наблюдений проводилась общепринятыми методами вариационной статистики.

Личный вклад автора состоит в обобщении результатов теоретических исследований, разработке концептуальных подходов и экспериментальном обосновании технологических элементов возделывания ярового ячменя в рисовых ческах как сопутствующей культуры рисового севооборота, обеспечивающих формирование стабильных урожаев зерна. Автор непосредственно участвовал в проведении исследовательской работы, и внедрении ее результатов в двух хозяйствах Октябрьского района Республики Калмыкии.

Научная новизна. Для почвенно-климатических условий Калмыкии усовершенствована технология возделывания ярового ячменя в рисовых севооборотах, обеспечивающая повышение эффективности использования остаточной после возделывания риса влаги. С учетом комплексного взаимодействия природных и регулируемых в опыте факторов установлены закономерности суммарного испарения воды посевами ярового ячменя и формирования водного режима почвы, определены эффективные уровни затрат минеральных удобрений. Установлены взаимосвязи в изменении влажности активного слоя почвы и продукционного процесса ярового ячменя в рисовых севооборотах с учетом уровня обеспечения растений элементами минерального питания.

Достоверность результатов исследований. Степень обоснованности результатов исследований подтверждается трехлетним периодом исследований, корректностью принятых методик постановки опытов, большой базой полученного экспериментального материала, широким использованием методов вариационной статистики.

Основные положения, выносимые на защиту:

- закономерности водопотребления и формирования водного режима активного слоя почвы при возделывании ярового ячменя в рисовых чеках;

- основные взаимосвязи закономерностей роста, развития и урожайности ярового ячменя с формированием агроэкологических условий в зависимости от уровня минерального питания и предшественника в рисовом севообороте;

- усовершенствованная технология возделывания ярового ячменя в рисовых севооборотах с использованием остаточной после уборки риса влаги.

Практическая значимость работы. В условиях дефицита водных ресурсов Республики Калмыкии доказана экономическая эффективность возделывания ярового ячменя в рисовых севооборотах с использованием остаточной влаги после уборки риса. Апробированная технология позволит увеличить площади под посевами ярового ячменя и создать условия для стабильного формирования ресурсов фуражного зерна.

Разработанные рекомендации по технологии возделывания ярового ячменя на зерно в рисовых севооборотах с учетом биологических особенностей культуры и агроклиматических ресурсов региона могут быть использованы как проектными, так и производственными организациями.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов возделывания ярового ячменя на зерно в рисовых чеках с использованием остаточной влаги после уборки риса, проведенная в ГУП «50 лет Октября»(100 га), ГУП ОПХ «Харада» (65 га) Октябрьского района Республики Калмыкия, подтвердила возможность устойчивого получения зерна на уровне 2,5 -3,0 т/га.

Апробация работы. Основные результаты исследований и положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях «Агроэкологическое состояние АПК: опыт, поиск, решения» (Институт повышения квалификации работников АПК, Саратов, 2005), «Адаптивно-ландшафтные системы земледелия для засушливых условий Нижнего Поволжья» (НВ НИИСХ, 2005), международных научно-практических конференциях «Наукоемкие технологии в мелиорации» (Костяковские чтения, Москва, ВНИИГиМ, 2005 г.), «Научно-производственное обеспечение развития сельского социума» (ПНИИАЗ, 2005), «Современная оросительная мелиорация - состояние и перспектива», посвященная 40-летию образования эколого-мелиоративного факультета ВГСХА (Волгоград, 2004), «Проблемы устойчивого развития мелиорации и рационального природопользования» (Москва, ВНИИГиМ, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы. Работа изложена на 225 стр. компьютерного текста, в том числе основного текста 124 страниц, 69 таблиц, 27 рисунков. Список литературы включает 156 наименований, в т. ч. 11 иностранных источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность и новизна проводимых исследований, сформулированы цели и задачи, изложены положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Биологические особенности и современная технология возделывания ячменя» приведен анализ состояния изученности вопросов, характеризующих выбранное направление исследований.

Проведенный анализ результатов исследований В.А. Алабушева, М.Н. Худенко, Л.П. Шевцовой, А.И. Заварзина, В.Б. Нарушева, И.И. Белякова, А.К. Жигулева, В.М. Иванова, Е.В. Мищенко, О.Г. Котляровой, Г.А. Медведева, В.Н. Наумкина, Э.Д. Неттевич, В.З. Сергеева, А.А. Сокола, А.Я. Трофимовской, Э.М. Убушаева, Т.М. Кушлыновой, Г.Д. Унканжинова, Х.А. Манджиева, А.И. Сорокина, В.И. Филина и других убеждает в том, что преодоление спада производства ячменя в республике Калмыкия возможно при разработке и освоении научно обоснованных систем земледелия, учитывающих экономическое состояние хозяйствующих субъектов, важнейшей составной частью которых является рациональная система севооборотов и удобрений. Обобщение результатов научных исследований и производственного опыта рисопроизводящих хозяйств Калмыкии позволило разработать программу исследований, важнейшая составная часть которых определилась в форме полевых экспериментов.

Во второй главе «Условия и методика проведения исследований» приведено полное описание программы исследований, включая схемы полевых экспериментов и методическое обеспечение, дан анализ условий проведения экспериментальной части исследований.

Экспериментальная часть работы выполнена в 2002-2006 гг. в рисовых гидромелиоративных системах ОПХ «Харада» Октябрьского района республики Калмыкия.

В соответствии с целями, задачами и программой исследований полевой эксперимент был реализован в двух полевых опытах. В опыте 1 яровой ячмень высевали при трех уровнях минерального питания, рассчитанных на формирование 1,5, 2,5 и 3,5 т/га, соответственно -N₁₅P₃₀, N₆₅P₉₀, N₁₁₅P₁₅₀. Все варианты опыта 1 были заложены в первый год после возделывания риса. Второй опыт был заложен по двухфакторной схеме, в котором в комплексе с тремя уровнями минерального питания (фактор А) изучалось влияние трех предшественников (фактор В) на формирование агроэкологических условий, рост, развитие и формирование урожая зерна ярового ячменя. По фактору А удобрения вносили такими же, как и в первом опыте дозами. По фактору В яровой ячмень высевали по следующим предшественникам: вариант 1 - яровой ячмень, вариант 2 - нут, вариант 3 - соя. Все сочетания факторов опыта II закладывались по второму после возделывания риса полю.

Агротехника возделывания ячменя разрабатывалась с учетом действующих зональных рекомендаций, особенностей возделывания сопутствующих сельскохозяйственных культур в рисовых гидромелиоративных системах с включением изучаемых в эксперименте приемов. Возделываемый сорт - Прерия. Почвенные, гидрологические условия на всех вариантах опыта были идентичными, опытный участок отвечал требованиям репрезентативности и единства истории возделывания сельскохозяйственных культур.

Почвы опытного участка бурые полупустынные. Плотность гумусового горизонта 1,15-1,29 т/м³, скважность 47 %, наименьшая влагоемкость в слое 1,0 м - 26,7 % от массы сухой почвы. Содержание азота (29,4 мг/кг почвы) в пахотном горизонте низкое, фосфора (25,5 мг/кг почвы) и калия (298,4 мг/кг почвы) - среднее.

Обеспеченность вегетационного периода ячменя теплом в годы проведения эксперимента была ниже среднемноголетнего уровня. По обеспеченности осадками 2005 и 2006 годы (120-125 мм) характеризуются как средневлажные, а 2004 год (92 мм) - как среднесухой.

В соответствии с требованиями апробированных методик (Б.А. Доспехов, 1983 г., методические рекомендации ВАСХНИЛ, 1978 г., С.В. Мельников, 1980 г.) опыты сопровождались фенологическими наблюдениями, биометрическими учетами, регулярным отбором и анализом почвенных образцов для определения влажности, водно-физических свойств почвы, физико-химического состава. Учетная площадь единичной делянки, образуемой сочетанием регулируемых в опыте II факторов, - 900 м², в опыте I - 900 м².

В третьей главе «Рост и развитие ячменя в сопутствующей культуре рисовых севооборотов» с учетом динамики влагосодержания почвогрунта по вариантам опыта установлены особенности роста и развития, закономерности фотосинтетической деятельности и накопления биологической массы посевами ячменя в сопутствующей рису культуре.

Обобщение результатов экспериментальных исследований позволяет утверждать, что в начальные периоды развития ячменя, когда запасы влаги в почве еще достаточно велики, определяющие влияние на рост растений оказывает уровень минерального питания, а также метеофактор. Продолжительность межфазных периодов с повышением уровня минерального питания увеличивается, растения растут более интенсивно и формируют более высокие посевы. При посеве ячменя после риса (опыт I) с увеличением дозы удобрений от N₁₅P₃₀ до N₁₁₅P₁₅₀ продолжительность периода от всходов до начала выколашивания растений возрастала на 2-6 суток, а высота ячменя увеличилась, в среднем на 0,39 м. Следует признать, что уже в эти периоды более интенсивно ячмень растет при возделывании в первом после риса поле, где влажность почвы выше, чем на участках опыта II на 5-10 % НВ. Внесение удобрений дозой N₁₁₅P₁₅₀ способствует тому, что к периоду колошения влажность почвы в опыте I (после риса) и II (на втором паровом поле) выравнивается и составляет около 60 % НВ (рис. 1).

В период выхода ячменя в трубку и колошения, закономерности изменяются и определяющее влияние начинает оказывать доступность растениям почвенной влаги. На участках с меньшим уровнем минерального питания почва иссушается менее динамично и запас влаги остается более высоким. При возделывании ячменя после риса в этот период влажность почвы составляла 74,3-83,9 % НВ, а с увеличением дозы удобрений до N₁₁₅P₁₅₀ - сокращалась до 61,7-67,3 % НВ. В соответствие с динамикой влажности почвы продолжительность прохождения периода «колошение - восковая спелость» на наименее удобренных вариантах была, в среднем, на 2 суток больше, чем при внесении максимальной в опыте дозы, N₁₁₅P₁₅₀; линейный рост растений к периоду молочной спелости при внесении удобрений дозами N₆₅P₉₀ - N₁₁₅P₁₅₀ практически сравнивался, 1,02-1,07 м (табл. 1).



Таблица 1 Влияние предшественников и уровня минерального питания на показатели роста и развития ячменя

Предшественник	Уровень минерального питания, кг д.в./га	Показатели
		Продолжительность вегетационного периода, сут.	Средняя высота растений, м	Продуктивность фотосинтеза, г/м в сут.	Максимальная площадь листьев, тыс.м2/га	Фотосинтетический потенциал, тыс. м2 дн./га	Масса сухого вещества посева в период восковой спелости, т/га
Опыт I
Рис	N15P30	81	0,78	6,02	27,4	1073	6,46
Рис	N65P90	84	1,02	6,71	34,8	1365	9,18
Рис	N115P150	84	1,07	7,03	42,1	1592	11,19
Опыт II
Ячмень	N15P30	75	0,72	5,87	24,5	884	5,19
Ячмень	N65P90	77	0,71	6,00	29,9	1043	6,26
Ячмень	N115P150	75	0,72	6,16	29,8	1050	6,46
Нут	N15P30	75	0,78	6,18	27,7	980	6,07
Нут	N65P90	78	0,79	6,15	30,8	1089	6,70
Нут	N115P150	74	0,79	6,34	29,2	1075	6,80
Соя	N15P30	75	0,76	6,09	27,6	993	6,06
Соя	N65P90	78	0,77	6,13	30,7	1101	6,75
Соя	N115P150	74	0,78	6,26	29,2	1089	6,82

В опыте II (при возделывании ячменя на втором после риса поле) период, когда решающее влияние на рост растений начинают оказывать условия водообеспечения при снижающейся доступности почвенной влаги наступает уже к выходу растений в трубку, то есть существенно раньше, чем при возделывании ячменя после риса. В результате растения ячменя на менее удобренных вариантах догоняют по росту более удобренные посевы, а к завершению вегетации высота растений не превышала 0,71-0,78 м на всех вариантах опыта II.

Установленные закономерности подтверждаются данными по накоплению сухого вещества посевами ячменя. При возделывании ячменя после нута (второе паровое поле) в период кущения масса сухого вещества, накопленного посевами составляла, в среднем, 0,74 т/га при внесении N₁₅P₃₀ и 1,18 т/га при внесении N₁₁₅P₁₅₀, то есть прибавка составила 60 %. В период выхода растений в трубку разница в накопленном сухом веществе посева между этими вариантами достигала 1,1 т/га, в период колошения - 1,36 т/га, а к периоду полной спелости - сокращалась до 0,69 т/га. Прибавка к периоду полной спелости зерна при увеличении дозы удобрений с N₁₅P₃₀ до N₁₁₅P₁₅₀ не превышала 12 %. При возделывании ячменя после риса повышение дозы внесения минеральных удобрений обеспечивало существенную прибавку в накоплении посевами сухого вещества в течение всего периода вегетации культуры.

Расчеты показали, что при повышении дозы внесения удобрений с N₁₅P₃₀ до N₆₅P₉₀ в посевах ячменя по рису, продуктивность фотосинтеза возрастает на 0,69 г/м² в сут., с 6,02 до 6,71 г/м² в сут., а с увеличением уровня минерального питания до N₁₁₅P₁₅₀ - еще на 0,32 г/м² в сут (табл. 1). Причем интенсивность фотосинтеза с увеличением дозы удобрений в пределах N₁₅P₃₀-N₁₁₅P₁₅₀ возрастает преимущественно в начальные периоды развития, до начала колошения, а в последующие периоды - снижается. Последнее хорошо согласуется с динамикой влагосодержания почвы и особенностями развития соевого агроценоза.

Продуктивность фотосинтеза ячменя на участках второго парового поля, в среднем за вегетационный период, изменялась с увеличением дозы внесения удобрений в пределах 5,87-6,34 г/м² в сут., то есть различия между вариантами по уровню минерального питания существенно компенсировались интенсивно нарастающим дефицитом доступной растениям влаги. Продуктивность фотосинтеза в таких условиях существенно снижается в период активного формирования хозяйственно-ценной части урожая и тем больше, чем выше уровень минерального питания.

Результаты корреляционного анализа экспериментальных данных убедительно доказывают существование тесной взаимосвязи между формированием биологического вещества посева и динамикой нарастания ассимиляционного аппарата ячменя - листьев. Анализ экспериментального материала с использованием стандартных методов математической статистики, современных программных продуктов и ЭВМ позволил нам предложить следующие уравнения для прогноза скорости прироста листовой поверхности при разных уровнях минерального питания (рис. 2):

(1),

(2),

где ДS₁ и ДS₂ - прирост площади листьев в период Дt; U - уровень планируемой урожайности, на которую рассчитывается доза минеральных удобрений методом элементарного баланса, t - период от посева, сут.

Коэффициенты детерминации предложенных зависимостей находятся в пределах 0,81-0,83. Такая сходимость показателей позволяет использовать уравнения при прогнозировании испаряющего и фотосинтетического потенциала посева.

Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по нарастанию ассимиляционного аппарата ячменя, продуктивности фотосинтеза, накоплению органической массы и росту растений позволяет выделить следующие общие закономерности:

- усиление ростовых процессов в начальные периоды развития ячменя при увеличении уровня минерального питания не всегда обеспечивает положительный эффект, вследствие существенной интенсификации иссушения почвы;

- наилучшая реализация ростовых процессов ячменя обеспечивается при таком наибольшем уровне минерального питания, который позволяет получать статистически значимые прибавки показателей фотосинтеза и накопления биомассы посева в сравнении с меньшей дозой удобрений в течение периода от всходов до наступления молочной спелости зерна;

- при возделывании ячменя на первом после риса поле наилучшие условия для реализации ростовых процессов обеспечиваются внесением дозы минеральных удобрений, рассчитанной на формирование планируемой урожайности зерна 2,5 т/га;

- при возделывании ячменя на втором после риса поле наилучшие условия для реализации ростовых процессов обеспечиваются после бобовых предшественников внесением удобрений на планируемый уровень урожайности зерна 1,5 т/га или по ячменю с внесением удобрений дозой, рассчитанной на планируемый уровень урожайности зерна 2,5 т/га.

В четвертой главе «Оценка возможности формирования планируемых уровней урожайности ячменя в рисовых чеках» установлены и изучены закономерности формирования урожайности ячменя, структуры и качества урожая в сопутствующей культуре рисовых севооборотов.

Синтез посевами ячменя 85-120 кг/га сухого вещества в сутки в период «кущение - выход в трубку», 180-210 кг/га сухого вещества в период «выход в трубку - колошение», 55-100 кг/га сухого вещества в период «колошение-молочная спелость» и формирование 25-28 тыс. м²/га площади листьев, около 0,75 м высоты и до 5,0-6,5 т/га сухого вещества позволяет ориентироваться на получение 1,5 т/га зерна. Условия для формирования такого уровня продуктивности посева обеспечиваются при возделывании ячменя на первом и втором после риса поле при всех изучаемых предшественниках и внесении N₁₅P₃₀ (табл. 1, 2-3).

Накопление 120-180 кг/га в сут. сухого вещества в период «кущение - выход в трубку», 250-290 кг/га сухого вещества в период «выход в трубку - колошение», 70-150 кг/га сухого вещества в период «колошение-молочная спелость» и формирование 32-36 тыс. м²/га площади листьев, около 1,05 м высоты и до 7,8-10,2 т/га сухого вещества позволяет повысить зерновую продуктивность посева до 2,5 т/га. Условия для формирования 2,5 т/га зерна ярового ячменя обеспечиваются при использовании запасов остаточной после риса почвенной влаги на первом паровом поле и внесении удобрений дозой N₆₅P₉₀ или N₁₁₅P₁₅₀.

Таблица 2 Корреляционная взаимосвязь урожайности (Y) и характеристик роста посева ячменя в рисовых севооборотах

Переменная X	Коэффициент детерминации	Форма связи
Среднесуточный прирост сухого вещества в период «кущение-выход в трубку»	0,57	Y = -2,0-05·X2 + 0,013·X + 0,47
Среднесуточный прирост сухого вещества в период «выход в трубку - колошение»	0,65	y = -3,0-05·X2 + 0,021·X - 1,15
Среднесуточный прирост сухого вещества в период «колошение - молочная спелость»	0,48	Y = 0,0083•X + 1,34
Наибольшая масса сухого вещества посева	0,72	Y = -0,0394•X2 + 0,81•X - 1,71
Максимальная за вегетационный период площадь листьев	0,57	Y = -0,0021•X2 + 0,1955•X - 1,97

Обобщение и анализ экспериментального материала убедительно доказывает, что при возделывании ячменя на первом после возделывания риса поле уровень минерального питания необходимо формировать из расчета получения планируемой, 2,5 т/га, урожайности зерна. Внесение, рассчитанной на такой уровень планируемой урожайности ячменя, дозы удобрений, N₆₅P₉₀, обеспечило прибавку

в 0,86 т/га по сравнению с участками, где удобрения были внесены дозой N₁₅P₃₀ и где урожайность, в среднем за годы исследований, составила 1,62 т/га зерна. Внесение минеральных удобрений дозой N₁₁₅P₁₅₀ не обеспечило формирование планируемой, на уровне 3,5 т/га, урожайности ячменя, а прибавка по отношению к участкам, где удобрения вносили дозой N₆₅P₉₀ не превышала статистически значимого порога при 5 % уровне значимости (0,19 т/га при НСР₀₅ = 0,22 т/га).

При возделывании ячменя по второму после риса полю основным, лимитирующим продукционный процесс культуры фактором, является дефицит доступных растениям водных ресурсов, который ограничивает урожайность ячменя 1,5 т/га зерна. Наименьшая урожайность была получена при возделывании ячменя по ячменю. На участках, где вносили минеральные удобрения дозой N₁₅P₃₀, урожайность зерна ячменя в среднем за годы исследований составила 1,48 т/га; при посеве ячменя после нута - 1,77 т/га, после сои - 1,75 т/га (табл. 3). Таким образом, при возделывании ячменя после бобовых культур его зерновая продуктивность возрастает на 0,27-0,29 т/га в сравнении с монокультурой (НСР₀₅ = 0,16 т/га).

При возделывании ячменя после риса с увеличением дозы внесения удобрений урожайность посева возрастала, преимущественно, за счет повышения продуктивной кустистости (с 1,40 до 1,60) и количества зерен в колосе (с 12,9 до 18,4 шт.). При возделывании ячменя на втором после риса поле с увеличением дозы удобрений показатели структуры урожая варьировали в пределах ошибки опыта.

Результаты анализа качества зерновки доказывают, что возделывание ячменя в сопутствующей культуре рисовых севооборотов целесообразно в кормовых целях. Качество зерновки ячменя для кормовых целей, определяемое содержанием белка, в рисовых севооборотах Калмыкии возрастает с повышением доз внесения минеральных удобрений (табл. 3). При возделывании на первом после риса поле содержание белка в зерне с увеличением дозы удобрений от N₁₅P₃₀ до N₁₁₅P₁₅₀ возрастает на 18,0-23,4 %. При возделывании ячменя на втором после риса поле доля содержания белка в зерне с повышением дозы удобрений возрастает на 5,4-12,2 %.

Таблица 3 Урожайность зерна ячменя и показатели качества

Предшественник	Уровень минерального питания, кг д.в./га	Урожайность зерна, т/га	Содержание белка в зерне, %	Содержание крахмала в зерне, %
		2004 г.	2005 г.	2006 г.	Средняя
Опыт I
Рис	N15P30	1,85	1,72	1,29	1,62	12,8	57,4
Рис	N65P90	2,77	2,55	2,12	2,48	15,1	55,0
Рис	N115P150	2,82	2,70	2,49	2,67	15,8	52,9
Опыт II
Ячмень	N15P30	1,72	1,52	1,20	1,48	14,2	53,9
Ячмень	N65P90	2,05	1,79	1,41	1,75	15,1	51,6
Ячмень	N115P150	1,94	1,70	1,46	1,70	15,8	51,1
Нут	N15P30	2,03	1,81	1,47	1,77	14,8	54,4
Нут	N65P90	2,19	1,97	1,60	1,92	15,8	52,7
Нут	N115P150	2,12	1,90	1,53	1,85	16,6	51,9
Соя	N15P30	2,00	1,80	1,45	1,75	14,8	54,1
Соя	N65P90	2,22	2,00	1,63	1,95	15,6	52,6
Соя	N115P150	2,12	1,92	1,60	1,88	16,5	52,4
НСР05				0,16	1,1	2,0

В пятой главе «Водопотребление и водный режим почвы» приведены результаты и анализ натурных исследований по изучению водопотребления ячменя, как основной статьи, определяющей водный режим почвы, оценено влияние метеоусловий, уровня минерального питания, предшественников, определены условия эффективного использования воды на формирование зерна.

Исследования показали, что потребность ячменя в воде возрастает с повышением уровня минерального питания. С использованием запасов остаточной после риса в почве влаги при возделывании ячменя на первом паровом поле объемы водопотребления возрастают от 2980 м³/га при внесении N₁₅P₃₀ до 3510 м³/га при внесении N₁₁₅P₁₅₀ (табл. 4). Доля использованной почвенной влаги к суммарному водопотреблению ячменя достигает 38,8-47,9 %.

При возделывании ячменя на втором после риса поле снижение запасов почвенной влаги ограничивают объемы возможного водопотребления. Суммарное водопотребление ячменя при разных уровнях минерального питания составляет 2610-2710 м³/га, а доля участия почвенной влаги к суммарному водопотреблению не превышает 24,9-36,1 %.

При возделывании ячменя после риса среднесуточное водопотребление в период «всходы-кущение» с повышением дозы внесения минеральных удобрений в пределах N₁₅P₃₀ - N₆₅P₉₀ возрастало с 25,7 до 27,6 м³/га в сут., а при увеличении дозы удобрений до N₁₁₅P₁₅₀ - еще на 6,4 м³/га в сут. (табл. 5). В период «кущение-выход в трубку» среднесуточное водопотребление ячменя возрастало при внесении N₁₅P₃₀ - до 33,3 м³/га в сут., при внесении N₆₅P₉₀ - до 35,7 м³/га в сут., при внесении N₁₁₅P₁₅₀ - до 45,4 м³/га, причем с повышением уровня минерального питания в пределах, установленных схемой опыта, интенсивность водопотребления увеличивалось на 12,1 м³/га в сут. Соответственно запасов почвенной влаги при внесении удобрений дозой N₁₁₅P₁₅₀ к периоду колошения использовалось на 434-567 м³/га больше, чем при внесении N₁₅P₃₀. Истощение почвенных влагозапасов в наиболее удобренных вариантах к началу колошения определило снижение доступности почвенной влаги растениям и, соответственно, интенсивности водопотребления, которая в среднем за период «колошение- молочная спелость» снизилась на 4,6 м³/га в сут.

При возделывании ячменя на втором после риса поле, установленные закономерности водопотребления и формирования водного режима почвы сохраняются. Однако, амплитуда и интенсивность изменения среднесуточного водопотребления и расходования почвенной влаги существенно сокращались. Это связано, прежде всего, с малыми начальными запасами влаги в почве, которые в годы исследований не превышали 2640-2780 м³/га, что на 11,9-15,4 % меньше, чем на участках, где ячмень возделывали после риса.

Таблица 4 Влияние предшественников и уровня минерального питания на водопотребление посева ячменя (среднее 2002 - 2006 г.г.)

Предшественник	Уровень минерального питания, кг д.в./га	Показатели
		Суммарное водопотребление, м3/га	Среднесуточное водопотребление, м3/га в сут.	Коэффициент водопотребления, м3/т
I опыт
Рис	N15P30	2860-3100	33,4	1546-2318
Рис	N65P90	3080-3350	34,9	1112-1524
Рис	N115P150	3310-3690	38,0	1174-1414
II опыт
Ячмень	N15P30	2330-2490	30,3	1355-2308
Ячмень	N65P90	2460-2650	31,4	1200-2085
Ячмень	N115P150	2460-2660	32,2	1268-2000
Нут	N15P30	2390-2580	31,3	1177-1952
Нут	N65P90	2470-2710	31,3	1128-1850
Нут	N115P150	2480-2670	32,8	1170-1922
Соя	N15P30	2380-2580	31,2	1190-1972
Соя	N65P90	2460-2690	31,2	1108-1810
Соя	N115P150	2450-2680	32,6	1156-1819

Если в опыте I при увеличении дозы внесения минеральных удобрений с N₁₅P₃₀ до N₁₁₅P₁₅₀ в фазу «кущение-выход в трубку» среднесуточное водопотребление возрастало на 36,3 %, то при возделывании ячменя по ячменю - на 17,9 %, а

ячменя по бобовым предшественникам - на 17,1 %. В фазу «выход растений в трубку-колошение» соответствующий рост среднесуточного водопотребления ячменя численно характеризовался 37,1, 16,1 и 9,3 процентами, а в период «колошение-молочная спелость» наблюдался обратный процесс, значения среднесуточного водопотребления снижались.

Результаты исследований позволили нам предложить зависимости для прогноза среднесуточного водопотребления ячменя, в которых учитываются доступность почвенной влаги растениям по уровню ее влагосодержания и состояние самого посева. В качестве характеристики состояние посева принята средняя за период площадь листьев:

, (3)

где S₁ - площадь листьев посева на начало периода, тыс. м²/га; ДS = V_S•Дt, причем V_s - скорость развития листового аппарата ячменя, (+/-), Дt - продолжительность периода, для которого рассчитывается величина среднесуточного водопотребления, сут.



Таблица 5 Изменение водопотребления и запасов почвенной влаги в посевах ячменя по вариантам опыта (2002 - 2006 г.г.)

Предшественник	Уровень минерального питания, кг д.в./га	Среднесуточное водопотребление, м3/га в сут., в период
		Посев -всходы	Всходы-кущение	Кущение-выход в трубку	Трубкование -колошение	Колошение-молочная спелость	молочная -восковая спелость	Восковая - полная спелость
		Почвенные влагозапасы, м3/га, в период
		Посев	Всходы	Кущение	Выход в трубку	Колошение	Молочная спелость	Восковая спелость	Полная спелость
Опыт I
Рис	N15P30	16,4	25,7	33,3	38,8	43,5	41,1	25,1
		3108	3068	3060	2912	2703	2420	2142	2001
Рис	N65P90	16,4	27,6	35,7	41,9	45,3	40,2	24,3
		3108	3068	3020	2828	2584	2247	1972	1836
Рис	N115P150	16,4	34,0	45,4	53,2	40,9	36,5	23,3
		3108	3068	2897	2588	2192	1942	1750	1635
Опыт II
Ячмень	N15P30	15,1	24,5	31,3	35,3	39,4	37,1	21,3
		2693	2701	2632	2559	2475	2202	2022	1951
Ячмень	N65P90	15,1	26,7	33,9	38,1	40,1	35,3	20,9
		2693	2701	2587	2470	2358	2078	1914	1844
Ячмень	N115P150	15,1	29,4	36,9	41,0	38,7	33,2	19,6
		2693	2701	2520	2353	2216	1978	1879	1846
Нут	N15P30	15,1	26,1	33,8	38,0	40,7	35,3	20,3
		2693	2701	2615	2526	2417	2129	1963	1893
Нут	N65P90	15,1	28,0	36,0	40,2	38,1	32,8	19,8
		2693	2701	2555	2421	2291	2034	1891	1823
Нут	N115P150	15,1	32,4	39,6	41,5	37,4	31,1	19,4
		2693	2701	2485	2321	2179	1954	1868	1835
Соя	N15P30	15,1	25,7	33,6	37,6	40,5	35,1	21,1
		2693	2701	2618	2528	2421	2136	1975	1898
Соя	N65P90	15,1	27,8	35,7	39,8	37,7	32,4	20,7
		2693	2701	2559	2428	2302	2045	1905	1832
Соя	N115P150	15,1	32,2	39,7	41,1	36,6	30,9	20,3
		2693	2701	2487	2323	2186	1968	1884	1846

Предлагаемые зависимости дифференцированы по двум периодам развития ячменя: I период - от появления массовых всходов до начала колошения растений в посевах:

e = Q^0.38 + 1,015·S^0.92, (4)

и II период - колошение - полное созревание семян

e = 1,9·Q^0.36 + 3.6·S^0.30, (5)

где Q = W₁ + A, причемW₁ - запасы влаги в почве на начало периода, м³/га, A - прогнозный объем атмосферных осадков на период, м³/га, принимается для года 75% -ной обеспеченности атмосферными осадками.

Анализ полученных зависимостей показывает, что в первый период (до начала колошения) величина среднесуточного водопотребления ячменя большей мерой определяется растущей площадью листового аппарата, а в период «колошение - созревание зерна» - большее значение приобретает объем оставшихся почвенных влагозапасов, который наряду с поступлением атмосферных осадков является основной частью величины Q.

При возделывании ячменя на втором после риса поле существенно возрастает варьируемость интенсивности водопотребления в зависимости от метеоусловий. В наших опытах максимальная амплитуда вариации среднесуточного водопотребления при возделывании ячменя по ячменю или бобовым предшественникам в период «кущение- выход растений в трубку» составила 7,0-13,1 % к средней интенсивности, в период «выход в трубку -колошение» - 15,6-15,9 %, в период «колошение- молочная спелость» - 19,6-20,3 %. Это на 3,6-15,6 % больше, чем на участках, где ячмень возделывали на первом после риса поле.

Обобщение установленных выше закономерностей позволяет установить тесную взаимосвязь между продуктивностью ярового ячменя и динамикой его водопотребления, которая заключается в следующем: агроценозы наибольшей продуктивности формируются при таком уровне минерального питания, который способствует росту, или не снижает интенсивность водопотребления во все периоды развития ячменя в сравнении с менее удобренными участками. Эти выводы хорошо согласуются с данными по эффективности использования воды на формирование урожая ячменя. Наиболее эффективно на формирование урожая водные ресурсы в рисовых чеках расходуются при внесении удобрений дозой N_65-115P_90-150 (расчетной для планируемого уровня урожайности 2,5-3,5 т/га) при возделывании ячменя на первом после риса поле. При возделывании ячменя по второму полю более эффективно водные ресурсы потребляются при посеве по бобовым предшественникам и внесении удобрений не более N₁₅P₃₀ (на планируемый уровень 1,5 т/га).

В шестой главе «Технология возделывания ярового ячменя в рисовом севообороте с использованием остаточной в почве влаги» проведен анализ экономической целесообразности включения усовершенствованных элементов технологии возделывания ячменя в рисовых севооборотах Калмыкии, приведен рекомендуемый комплекс агротехнических мероприятий с учетом предлагаемых разработок и результатов исследований.

На рис. 3. приведен сетевой график работ, составляющих технологию возделывания ячменя в рисовых севооборотах, с учетом установленных экспериментально закономерностей формирования агроэкологических условий и продукционного процесса культуры, позволяющий адаптировать технологический процесс для реально складывающихся ситуаций.

Рассматривая рис, как предшественник, следует учитывать что он, как правило, хорошо удобряется, влага в почве при возделывании риса не только сохраняется, но и накапливается; то есть рис отвечает важнейшим требованиям ячменя к предшествующей культуре. При возделывании ячменя на втором после риса поле лучшими предшественниками показали себя зернобобовые культуры.

Удобрение ячменя в рисовых севооборотах при выращивании как сопутствующей культуры с использованием остаточной влаги оказывает комплексное влияние на функционирование агрофитоценоза с обратной связью. Улучшение условий минерального питания существенно активизирует рост растений в начальные периоды развития ячменя, как следствие, усиливает транспирацию и ускоряет иссушение активного слоя почвы. Последнее, в свою очередь, ухудшает условия водного питания ячменя в последующие периоды развития растений, ингибируя продукционный процесс.

Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о возможности устойчивого формирования урожаев зерна ярового ячменя при возделывании на первом после риса поле 2,5 т/га, а при возделывании на втором паровом поле - около 1,5 т/га. При возделывании ячменя на втором после риса поле по бобовым предшественникам внесение минеральных удобрений дозой N₁₅P₃₀ обеспечивает среднюю продуктивность ячменя около 1,75 т/га и использование около

1500 м³ влаги на формирование тонны зерна. Повышение дозы удобрений до N₆₅P₉₀ или N₁₁₅P₁₅₀ повышало эффективность использования водных ресурсов, на формирование тонны зерна затрачивалось на 50-80 м³ воды меньше. Урожайность ячменя на участках этих вариантов повышалась несущественно, в пределах статистической ошибки опыта, следовательно, по этому критерию можно принять любой из исследуемых уровней минерального питания. Принимая в качестве функции эффективности экономическую выгоду, получим, что зерно наименьшей се

ВЫВОДЫ

1. Агробиологические свойства ярового ячменя позволяют в качестве сопутствующей культуры рисовых севооборотов без проведения вегетационных поливов. При этом остаточные после риса запасы почвенной влаги в сочетании с климатическими ресурсами региона обеспечивают потенциальную продуктивность ячменя выше потенциала естественного плодородия почвы.

2. Повышение уровня минерального питания в сочетании с использованием остаточной после риса влаги при возделывании на первом паровом поле обеспечивает существенную интенсификацию роста ячменя и накопления органической массы в посевах. При повышении дозы удобрений с N₁₅P₃₀ (планируемый урожай зерна 1,5 т/га) до N₆₅P₉₀ (планируемый урожай зерна 2,5 т/га) на 0,24 м или 30 % увеличивается высота растений перед уборкой, на 290 тыс. м² дней/га или 27 % возрастает фотосинтетический потенциал посева, на 0,69 г/м² в сут. повышается продуктивность фотосинтеза, на 2,5 т/га или 42 % увеличивается масса посева в сухом веществе.

При повышении дозы удобрений с N₆₅P₉₀ до N₁₁₅P₁₅₀ (планируемый урожай зерна 3,5 т/га) масса посева в сухом веществе возрастает на 22 %, преимущественно, за счет увеличения фотосинтетического потенциала посева на 227 тыс м² дней /га или 16,6 %. Увеличение линейной высоты и чистой продуктивности фотосинтеза растений статистически не доказано.

3. При возделывании ячменя на втором после риса поле лучшими предшественниками являются бобовые культуры. Внесение N₁₅P₃₀ на участках посева ячменя после бобовых предшественников обеспечивает повышение высоты растений, в среднем, на 0,006 м, фотосинтетического потенциала на 10,8 %, продуктивности фотосинтеза на 5,3 %, массы посева в сухом веществе на 29,3 % в сравнении с посевами ячменя по ячменю при том же уровне минерального питания. Повышение дозы удобрений с N₁₅P₃₀ до N₆₅P₉₀ или N₁₁₅P₁₅₀ статистически значимо увеличивает фотосинтетический потенциал, на 10,2 %, и массу посева в сухом веществе, на 12,1-12,6 %.

4. Установлена сильная корреляционная связь между накопленной органической массой и фотосинтетическим потенциалом посева. Частный коэффициент корреляции между этими показателями равен 0,69. Исследованиями предложены зависимости для расчета скорости нарастания листовой поверхности с учетом управляющего действия режима минерального питания. Надежность предложенных зависимостей, характеризуемое величиной корреляционного отношения 0,9-0,91, позволяет применять их для расчета фотосинтетического потенциала.

5. Урожайность зерна ячменя на уровне 1,5 т/га обеспечивается при средней высоте посева 0,72-0,78 м, максимальной площади листьев 23,0-29,5 тыс. м² дней и интегральных значениях массы накопленного за вегетационный период сухого вещества посева 4,81-6,71 т/га, что обеспечивается при возделывании ячменя на первом и втором после риса поле при всех изучаемых предшественниках и внесении N₁₅P₃₀.

Для формирования 2,5 т/га зерна посевы ячменя должны накопить 7,8-10,2 т/га сухого вещества, сформировать листовой аппарат максимальной площадью 32,3-36,5 тыс. м²/га и высоту растений 1,02-1,07 м, что обеспечивается при использовании запасов остаточной после риса почвенной влаги на первом паровом поле и внесении удобрений дозой N₆₅P₉₀ и N₁₁₅P₁₅₀.

6. Возделывание ячменя в сопутствующей культуре рисовых севооборотов целесообразно в кормовых целях. Качество зерновки ячменя для кормовых целей, определяемое содержанием белка, в рисовых севооборотах Калмыкии возрастает с повышением доз внесения минеральных удобрений. При возделывании на первом после риса поле содержание белка в зерне с увеличением дозы удобрений от N₁₅P₃₀ до N₁₁₅P₁₅₀ возрастает на 18,0-23,4 %. При возделывании ячменя на втором после риса поле доля содержания белка в зерне с повышением дозы удобрений возрастает на 5,4-12,2 %.

7. Потребность ячменя в воде возрастает с повышением уровня минерального питания. С использованием запасов остаточной после риса в почве влаги при возделывании ячменя на первом паровом поле объемы водопотребления возрастают от 2980 м³/га при внесении N₁₅P₃₀ до 3510 м³/га при внесении N₁₁₅P₁₅₀. Доля использованной почвенной влаги к суммарному водопотреблению ячменя достигает 38,8-47,9 %.

При возделывании ячменя на втором после риса поле снижением запасов почвенной влаги ограничивает объемы возможного водопотребления. Суммарное водопотребление ячменя при разных уровнях минерального питания составляет 2610-2710 м³/га, а доля участия почвенной влаги к суммарному водопотреблению не превышает 24,9-36,1 %.

8. Интенсивность водопотребления ячменя в период «всходы - колошение» определяется, преимущественно, растущей площадью листового аппарата, как основной транспирирующей поверхностью посева. В период «колошение - созревание зерна» большее значение приобретает объем оставшихся в почве влагозапасов. Исследованиями предложены регрессионные зависимости, отражающие указанные закономерности и позволяющие прогнозировать интенсивность водопотребления с учетом текущего и прогнозного состояния посева.

9. Запасы почвенной влаги сокращаются в течение вегетационного периода неравномерно в зависимости от уровня минерального питания, начальных влагозапасов и поступления климатического ресурса, определяющих динамику состояний посева ячменя в сопутствующей культуре рисовых севооборотов. Повышение уровня минерального питания с N₁₅P₃₀ до N₁₁₅P₁₅₀ при возделывании ячменя на первом после риса поле интенсифицирует иссушение почвы, что определяет снижение влагозапасов (слой 1,0 м) в период кущения с 2872-3299 до 2725-3117 м³/га, в период выхода растений в трубку с 2710-3276 до 2421-2898 м³/га, в период колошения с 2550-2877 до 2116-2310 м³/га, в период молочной спелости зерна с 2298-2576 до 1889-2044 м³/га.

Повышение уровня минерального питания с N₁₅P₃₀ до N₁₁₅P₁₅₀ при возделывании ячменя на втором после риса поле определяет дифференциацию влагозапасов (слой 1,0 м) в период кущения с 2627-2635 до 2472-2509 м³/га, в период выхода растений в трубку с 2458-2686 до 2185-2490 м³/га, в период колошения с 2351-2670 до 2071-2404 м³/га, в период молочной спелости зерна с 2105-2308 до 1888-2070 м³/га.

10. Наибольший чистый доход на участках возделывания ячменя после риса формируется при внесении минеральных удобрений дозой N₆₅P₉₀ (4454 р./га). Такая же закономерность сохраняется при возделывании ячменя по ячменю, однако уровень чистого дохода здесь вдвое ниже. На втором после риса поле ячмень выгодно возделывать после бобовых предшественников при внесении удобрений дозой N₁₅P₃₀, где величина чистого дохода составляет 2945-2994 р./га, что на 658-707 р./га больше, чем при возделывании ячменя по ячменю с внесением удобрений дозой N₆₅P₉₀.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Возделывать яровой ячмень на первом после риса поле с формированием режима минерального питания, ориентированного на получение планируемого уровня урожайности зерна 2,5 т/га (ориентировочная доза для бурых полупустынных почв Республики Калмыкия с низким содержанием доступного азота и фосфора и высоким - калия, - N₆₅P₉₀), чем обеспечивается эффективное использование запасов почвенной влаги, наибольшая продуктивность посева и максимальная экономическая выгода.

2. При использовании второго после риса поля возделывать яровой ячмень после бобовых предшественников (нут, соя) с формированием режима минерального питания, ориентированного на получение планируемого уровня урожайности зерна 1,5 т/га (ориентировочная доза для бурых полупустынных почв Республики Калмыкия с низким содержанием доступного азота и фосфора и высоким - калия, - N₁₅P₃₀).

3. Для прогнозирования интенсивности использования реально формирующегося объема водных ресурсов использовать разработанные регрессионные зависимости, которые позволяют рассчитывать динамику среднесуточного водопотребления ячменя с учетом текущего и прогнозного состояния посева.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ

1. Кузнецова В.В. К вопросу возделывания ярового ячменя в рисовых севооборотах//В.В. Кузнецова/ОПХ «Харада»- Калмыцкий филиал ВНИИГиМ. - Элиста, 2006. - 24 с.

2. Кузнецова, В.В. Условия эффективного использования водных ресурсов посевами ячменя в рисовых севооборотах//В.В. Кузнецова /Журнал. «Вопросы мелиорации». - ЦНТИ «Мелиоводинформ», - М:, 2007.- № 1-2.- С. 72 - 77.

3. Кузнецова В.В. Особенности водопотребления ярового ячменя в сопутствующей культуре рисовых севооборотов//В.В. Кузнецова, С.Б. Адьяев/Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации», 5-7 июня 2007 г., Сб. научных докладов международной (4-й Всероссийской) конференции молодых ученых и специалистов. - ФГНУ ВНИИ «Радуга», Коломна, 2007. - С. 147-153.

4. Адьяев С.Б. Возделывание ярового ячменя в рисовых севооборотах Калмыкии//С.Б. Адьяев, В.В. Кузнецова/ Проблемы устойчивого развития мелиорации и рационального природопользования». - Сб. научных трудов ГНУ ВНИИГиМ. Том 1 - М.- 2007. - С. 234 - 237.

5. Кузнецова В.В. Водопотребление ячменя при возделывании в рисовых севооборотах//В.В. Кузнецова/Журнал «Плодородие» № 5. - 2007. - С.51 - 53.

6. Кузнецова В.В. Совершенствование технологии возделывания ярового ячменя в рисовых севооборотах//В.В. Кузнецова В.В./»Мелиорация сельскохозяйственных земель в ХХ1 веке: проблемы и перспективы». - Сб. научных трудов. - Минск. - 2007. - С. 198-200.

Размещено на Allbest.ru