Агроэкологическое обоснование приемов регулирования продуктивности и фитосанитарного состояния посевов пшеницы в лесостепи поволжья

На правах рукописи

Хадеев Тахир Галимзянович

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИЕМОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ И ФИТОСАНИТАРНОГО СОСТОЯНИЯ ПОСЕВОВ ПШЕНИЦЫ В ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ

06.01.01 – общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Кинель 2011

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет» на кафедре растениеводства и плодоовощеводства в 1998-2010 гг.

Научный консультант: Таланов Иван Павлович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: Морозов Владимир Иванович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Корчагин Валентин Александрович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Фатыхов Ильдус Шамилевич

доктор сельскохозяйственных наук

Ведущая организация: ГНУ «Ульяновский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии»

Защита диссертации состоится «28» декабря 2011 г в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ220.0548.01 при ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия».

Адрес: 446442, Самарская область, пгт. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 1,

ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия».

Тел/факс: 8(84663) 46131. E-mail: ssaa-samara@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия», с авторефератом на сайте vak.ed.gov.ru.

Автореферат разослан « » ______________ 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, профессор Г.К. Марковская

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В Российской Федерации решение продовольственной проблемы, как в прошлом, так и в современных условиях определяется, прежде всего, уровнем развития зернового производства. Именно от него во многом зависит не только эффективность функционирования всего агропромышленного комплекса, но и уровень жизни населения, могущество государства (Алтухов, Васютин, 2002).

Возрастание техногенного загрязнения биосферы, в том числе и сельского хозяйства, вызывает необходимость определения влияния технологий возделывания сельскохозяйственных культур, не только на продукционные процессы растения, но и на популяции почвенных микроорганизмов, вредителей, патогенов и сорных растений. Это находит отражение в концепции адаптивного земледелия. Однако использование таких технологий возможно только при оптимальном сочетании агротехнических приемов - предшественников, системы обработки почвы и удобрений, внедрения высокопродуктивных устойчивых сортов, предпосевной обработки семян и интегрированной защиты растений.

Изучением отдельных агроприемов с целью повышения продуктивности яровой пшеницы в почвенно-климатических зонах республики занимались многие ученые (Мосолов, 1955; Дергачева, 1959; Зиганшин, Лавинский, 1960; Лотфуллин, 1966; Матюшин, Боярова, 1976; Минушев, Матюшин, 1976; Салихов, 1997; Таланов, 2003; Шайхутдинов 2004; Шарипов, Таланов, Фомин, 2010). Вместе с тем, комплексные исследования в данном направлении на выщелоченном черноземе и светло-серой лесной почве в Республике Татарстан проводились в недостаточной степени. Это послужило основанием для проведения исследований по оценке влияния предшественников, удобрений, обработки почвы, предпосевной обработки семян микроудобрениями, использования биофунгицидов, стимуляторов роста, пестицидов на продуктивность яровой пшеницы, что и определило актуальность исследований.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась разработка системы оптимизации фитосанитарного состояния агроценозов яровой пшеницы с заданным уровнем продуктивности.

Для реализации цели были поставлены следующие задачи:

- оценить потенциальные ресурсы роста производства зерна яровой пшеницы в условиях Республики Татарстан и установить степень влияния на их реализацию абиотических и биотических экологических факторов;

- изучить влияние предшественников и приемов основной обработки почвы на процессы, определяющие формирование урожая и фитосанитарное состояние посевов яровой пшеницы;

- дать оценку влияния расчетных норм минеральных удобрений, внесения растительной биомассы растений, известкования на продукционные процессы яровой пшеницы,

- разработать комплексную систему защиты растений с целью снижения развития популяций фитопатогенов и сорных растений;

- провести экономическую и энергетическую оценку изучаемых приемов.

Научная новизна. Впервые в условиях Лесостепи Поволжья разработана комплексная система регулирования фитосанитарного состояния агроценоза яровой пшеницы на основе экологически сбалансированных приемов, включающих выбор предшественника и приемов основной обработки почвы, совместного применения расчетных норм удобрений и растительной биомассы, известкования, комплексного применения новых препаратов, микроудобрений и регуляторов роста для инкрустации семян, обработки посевов против листостебельных микозов и сорняков.

Основные положения, выносимые на защиту:

- по фотометрическим показателям, биоклиматическому потенциалу, влагообеспеченности и тепловым ресурсам в условиях Республики Татарстан расчетно установлено получение 3,16-6,26 т/га зерна яровой пшеницы;

- применение клевера 2 - х летнего пользования в качестве предшественника яровой пшеницы повысило урожайность зерна на 0,18-0,80 т/га, безотвальной основной обработки почвы – на 0,27-0,28 т/га, N60Р60К60 + соломы + сидерат – на 1,12-1,15 т/га

- снижение пораженности растений корневыми гнилями и засоренности посевов от применения клевера 2-х летнего пользования в качестве предшественника яровой пшеницы произошло в 1,4-2,3 и 1,4-2,1 раза, отвальной основной обработки почвы – в 1,3-1,5 и 1,2-1,5 раз, внесения минеральных удобрений с заделкой пожнивного сидерата – в 1,8-1,9 и 1,3-1,4 раза;

- применение схемы защиты «Скарлет + Полифид + Циркон + Дианат + Гранстар + Пума Супер 100 + Полифид + Циркон + Импакт + Аккорд + Полифид» снижает засоренность посевов 5,1-11,5 раз, пораженность растений корневыми гнилями – 1,1-2,6 раза, мучнистой росой – 1,4-3,6 раз, бурой ржавчиной – 1,5-4,5 раз, септориозом – 1,1-4,1 раза;

- возделывание яровой пшеницы по клеверу 2-х летнего пользования с применением безотвальной основной обработки почвы, N60Р60К60 + солома + сидерат и новых химических пестицидов, биофунгицидов и стимуляторов роста в сочетании с различными видами удобрений экономически и энергетически эффективно.

Практическая значимость работы заключается в разработке научно обоснованной технологии получения стабильных урожаев яровой пшеницы с хорошими качественными характеристиками зерна, что повысит экономическую эффективность и конкурентоспособность зернового хозяйства в условиях рынка. Для практического применения разработаны интегрированные системы контроля основных болезней и сорных растений, что позволяет существенно снизить потребность в дорогостоящих пестицидах.

Реализация результатов исследований. Разработанные приемы адаптивной технологии возделывания яровой пшеницы используется в хозяйствах Республики Татарстан. Основные результаты исследований опубликованы в научных статьях в центральных журналах, сборниках научных работ, материалах научных и научно-практических конференций, используются специалистами при возделывании яровой пшеницы и в учебном процессе ВУЗов агрономических специальностей.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 46 работ, в том числе десять в изданиях рекомендованных ВАК РФ.

Апробация работы. Результаты исследований доложены, обсуждены на ежегодных научных конференциях профессорско-преподаватель­ского состава Казанского ГАУ (2000-2010); Татарского НИИСХ (2002); Научно-техническом совете Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Татарстан (2000, 2002, 2005); республиканских (Казань, 1997, 1998, 2000, 2002. 2005); всероссийских (2005, 2009, 2010) и международных научно-практических конференциях (2001,2010).

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 275 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 9 глав, выводов и рекомендаций производству, включает 116 таблиц, 17 рисунков, 31 приложений. Список литературы состоит из 439 наименований, в том числе 31 иностранных авторов.

II. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые опыты (1-4) закладывали в 1998-2008 гг. на Закамской опытной селекционной станции Аксубаевского района, опытном поле Казанского ГАУ и опытном поле ООО «Урта Саба» Сабинского района Республики Татарстан в 2008-2010 гг.

Почва опытного участка в опытах 1-4 выщелоченный чернозём, среднего гранулометрического состава. Содержание гумуса в пахотном слое 6,2 -6,8 %, щелочно-гидролизуемого азота – 113-151 мг/кг, подвижного фосфора – 148-178, обменного калия – 138-127 мг/кг почвы, поглощенных оснований 18,8 мг/100 г, рН солевая 5,5-5,8, гидролитическая кислотность 4,2.

Объектом исследований являлся районированный сорт яровой пшеницы Эстер. Норма высева 5,5 млн. всхожих семян шт./га. Удобрения рассчитывали балансовым методом согласно результатам анализа почвы и коэффициентам выноса и использования питательных веществ из почвы и удобрений. Фосфорные и калийные удобрения вносили осенью, азотные весной под предпосевную культивацию и в подкормку.

Метеорологические условия в годы проведения опытов складывались по разному: 1998 и 2010 гг. характеризовались как острозасушливые (ГТК 0,6 и 0,2), 1999-2001, 2006, 2007 и 2009 гг. - как нормально увлажненные (ГТК 1,1 –1,8), 2003-2005 гг. были избыточно увлажненными (ГТК >2,0).

Достижение цели и решение поставленных задач исследований нами осуществлялось постановкой полевых опытов.

Опыт 1. Влияние предшественников и удобрений на урожайность и качество зерна яровой пшеницы (2001-2003 гг.). Схема опыта:

Фактор А - предшественники: 1.Озимая рожь. 2. Горох. 3.Рапс. 4.Овес. 5. Сахарная свекла. 6. Клевер 2-летнего пользования.

Фактор В - фон питания: 1. Без удобрений (контроль). 2. NРК на 4,0 т/га (N45-92 Р70-78 К70-86). 3. NРК на 4,5 т/га (N 74-121 Р100-108 К 91-106) + известь.

Общая площадь делянки – 120 м, учетная – 100 м. Повторность -трехкратная, размещение делянок – систематическое.

Опыт 2. Изучение приемов основной обработки почвы и фонов питания на фитосанитарное состояние и продуктивность посевов яровой пшеницы (2004-2006 гг.). В схему были включены следующие варианты:

Фактор А - основная обработка почвы:

1. Отвальная вспашка на глубину 22-24 см. 2. Безотвальное рыхление на 22-24 см. 3. Поверхностная обработка на 8-10 см.

Фактор Б - удобрения: 1. Без удобрений (контроль). 2. NРК на 4,0 т/га

(N88 Р80 К84). 3. NРК на 4,5 т/га (N118 Р110 К105) + известь.

Повторность - трехкратная, размещение делянок – систематическое. Общая площадь делянки – 263 м2, учетная – 200 м2. Предшественником пшеницы в опытах 2 и 3 была озимая рожь. После уборки озимой ржи на вариантах с отвальной вспашкой проводили лущение стерни ЛДГ-15, а через две недели - вспашку плугом ПН-4-35. Весной проводили закрытие влаги, предпосевную культивацию – СП-11+2КПС-4К, посев и прикатывание почвы СП-11+3ККШ-6А. На вариантах с безотвальным рыхлением почву обрабатывали КТС -3,8. Поверхностную обработку проводили БДМ 3,2х4.

Опыт 3. Влияние удобрений и приемов основной обработки почвы на продукционные процессы и пораженность растений пшеницы болезнями (1998-2000 гг.). Схема опыта:

Фактор А - фон питания: 1. Без удобрений. 2. NРК на 4,5т/га (N126 Р156 К111).

3. N60Р60К60; 4. N60Р60К60 + солома. 5. N60Р60К60 + сидерат. 6.N60Р60К60 + солома + сидерат.

Фактор В - основная обработка почвы: 1. Отвальная вспашка на глубину 22-24 см. 2. Безотвальное рыхление на 22-24 см.

Повторность - трехкратная, размещение делянок – систематическое. Общая площадь делянки – 263 м2, учетная – 200 м2. В среднем за 3 года с пожнивными и корневыми остатками озимой ржи в почву поступило 1,73 т/га сухой биомассы или N7,8 Р4,0 К1,3 кг д.в., с измельченной соломой - N12,5 Р6,3 К2,1 кг д.в./га (2,45 т/га), пожнивным сидератом - N13,6 Р2,3 К16,2 кг д.в./га (3,5 т зеленой массы с 1 га).

Опыт 4. Эффективность применения пестицидов, биофунгицидов и стимуляторов роста на различных фонах питания (2007-2009 гг.).

Почва опытного участка выщелоченный чернозём, содержание гумуса 6,8%, подвижного фосфора – 148, обменного калия - 138 мг/кг почвы, рН сол. - 5,8. Схема опыта:

Фактор А - фон питания: 1. Без удобрений. 2. NРК на 4,5 т/га (N133 Р97 К75). 3. Расчет NРК на 4,5 т/га (N133 Р97 К75) + микроудобрения. 4. Расчет NРК на 4,5

т/га + тукосмесь с микроэлементами. 5. Азофоска 100 кг/га (N16 Р16 К16).

Фактор В – схемы защиты растений: 1. Без обработки. 2. Раксил + Секатор турбо + Пума супер 100. 3. Винцит форте + Фалькон + Секатор турбо + Пума супер 100. 4. Винцит форте + Фалькон + Це-Це-Це + Секатор турбо + Пума супер 100. 5. Винцит форте + Фалькон + Це-Це-Це + Секатор турбо + Пума супер 100. 6. Азофит +бактофосфин + Планриз + Аккурат + Пума супер 100. 7. Азофит +бактофосфин + Планриз + Планриз + Циркон + Аккурат + Пума супер 100.

Протравливание семян проводили на лабораторной установке барабанного типа, расход рабочей жидкости - 10 л/т семян. В период вегетации растения обрабатывали ранцевым опрыскивателем «Квазер» со стандартным щелевым наконечником, расход рабочей жидкости 150 л/га.

Для инкрустации семян использовали: Раксил – 0,5 л/т; Винцит Форте –

1 кг/т; Планриз – 0,5 л/т.

В фазы кущения и колошения на 3, 4, 5 вариантах посевы пшеницы обрабатывали Фальконом (0,6 л/га) против листовых болезней. В 6 варианте обработку проводили в фазу кущения с использованием биопрепарата Планриз (1,0 л/га), а в 7 - применяли баковую смесь, включающую Планриз (1,0 л/га) и регулятор роста Циркон (20 мл/га). Обработку инсектицидами не проводили, так как количество вредителей на посевах было ниже ЭПВ. Против однолетних и многолетних двудольных сорняков в фазу кущения на всех вариантах, кроме контроля, применяли Секатор-турбо – 75 гр./га, против злаковых сорняков - Пума Супер 100 (750 г/га). На 6 и 7 вариантах против однолетних и многолетних двудольных сорняков в фазу кущения применяли баковую смесь Пума Супер + Аккурат.

Опыт 5. Продуктивность яровой пшеницы в зависимости от применения схем защиты растений. Опыт закладывали в ООО «Урта Саба» Сабинского района Республики Татарстан в 2008-2010 гг. на светло-серой лесной тяжелосуглинистой почве с содержанием гумуса 1,8-2,0%, подвижного фосфора и обменного калия соответственно 200 и 150 мг/кг почвы, рН сол.– 5,0. Общая площадь делянки 1200 м2, учетная – 1080 м2. Повторность - трехкратная. Схема опыта: 1. Без обработки. 2. Планриз + Аккорд + Дианат +Гранстар + Пума супер 100 +Импакт + Аккорд. 3. Скарлет + Аккорд + Дианат +Гранстар + Пума супер 100 +Импакт + Аккорд. 4. Планриз + Аккорд + Дианат +Гранстар + Пума супер 100 + Планриз + Аккорд. 5. Скарлет + Полифид + Аккорд + Дианат +Гранстар + Пума супер 100 + Полифид + Импакт + Аккорд + Полифид. 6. Скарлет + Микромак + Аккорд + Дианат +Гранстар + Пума супер 100 + Микроэл + Импакт + Аккорд + Микроэл. 7. Скарлет + Полифид + Циркон + Аккорд + Дианат + Гранстар + Пума супер 100 + Полифид + Циркон + Импакт + Аккорд + Полифид. 8. Скарлет + Микромак + Циркон + Аккорд + Дианат +Гранстар + Пума супер 100 + Микроэл + Циркон + Импакт + Аккорд + Микроэл.

Опыты заложены на удобренном фоне рассчитанном на 4,5 т/га (N133 Р60 К68). Для инкрустация семян использовали: Скарлет – 0,4 л/т; Полифид – 2 кг/т; Циркон – 3 г/т; Планриз – 0,5 л/т семян. В 3 и 4 вариантах против листовых болезней проводили обработку посевов Импактом – 0,6 л/га и Планризом – 1 л/га. В 5, 6, 7 и 8 вариантах в баковую смесь добавляли удобрения Полифид и Микроэл. Против вредителей посевы обрабатывали инсектицидом Аккорд – 0,1 л/га. В фазу кущения против однолетних и многолетних двудольных сорняков на всех вариантах опыта, кроме контроля, применяли Дианат – 0,15 л/га; Гранстар – 0,15 л/га; Пума – супер 100 – 0,5 л/га. В 4-8 вариантах в баковую смесь добавляли также Планриз – 1 л/га; Полифид – 5 кг/га; Циркон – 20 мг/га. Агротехника возделывания, за исключением изучаемых вопросов, общепринятая в зоне. Производственные испытания проводили в хозяйствах республики.

В период исследований на опытах проводили следующие наблюдения, учеты и анализы: фотосинтетические показатели растений определяли по общепринятым методикам (Ничипорович и др. 1961; Гавриленко и др., 1975); содержание гумуса – по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-84), щелочно-гидролизуемого азота – по Корнфилду, подвижные формы в вытяжке – по Кирсанову; фосфора – колориметрическим методом, обменного калия – на пламенном фотометре (ГОСТ 26207-84); кислотность почвы рН сол. – потенциометрическим методом (ГОСТ 26483-85); гидролитическую кислотность – по Каппену (ГОСТ 26212-84); сумму обменных оснований – по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821-88); агрофизические параметры почвы - общепринятыми методами. Фитосанитарный мониторинг состояния посевов проводили по методикам ВИЗР и ВНИИФ; количественный и видовой состав возбудителей корневых гнилей в смешанных почвенных образцах - по методике Всероссийского института сельскохозяйственной микробиологии: перед посевом, в фазе цветения и полного созревания на агаре Чапека. Качественные характеристики зерна пшеницы определяли по ГОСТам: 12042-80, 10840 (98 13586 1-68. Статистическую обработку данных проводили по Б. А. Доспехову (1985) с использованием программ Microsoft Excel 97, корреляционно-регрессионный анализ - с помощью программы Statistica ver. 5.5A for Windows; энергетическую оценку - по “Методике энергетической оценки технологии производства продукции растениеводства” (Базаров Е. И., Глинка Е. В., 1983); корреляционно-регрессионный анализ с помощью программы Statistika ver. 5.5. for Windows.

III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Агроэкологические ресурсы продуктивности посевов.

Количество (ФАР), приходящее на посев яровой пшеницы достаточно, чтобы в климатических условиях Республики Татарстан получать 13,5 – 14,3 т сухой биомассы, или 6,26 – 6,63 т зерна с 1 га. В среднеувлажненные годы естественные осадки в состоянии обеспечить накопление 6,80 т сухой биомассы с 1 га, что соответствует 3,16 т/га зерна яровой пшеницы. По совокупному влиянию солнечной энергии, тепло- и влагообеспеченности – 7,92 т, по ГТП – 7,45 т/га или соответственно 3,67 и 3,46 т зерна с 1 га при стандартной влажности.

Анализ корреляционной зависимости между урожайностью и содержанием элементов питания в почве перед посевом яровой пшеницы выявил, что по зерновым предшественникам (озимая рожь, овес) урожайность пшеницы сильно коррелировала (r = 0,91 и 0,92) с показателями содержания в почве доступных форм макроэлементов. После пропашных культур, зернобобовых и многолетних трав степень связи между урожайностью и содержанием NPK была ниже, а после гороха была несущественной. Отсюда следует, что зерновые предшественники снижают запасы NPK в почве.

3.2. Предшественники

Плотность сложения почвы. Перед посевом яровой пшеницы показатели плотности сложения почвы по предшественникам и фонам питания не различались: в слое 0-10 см - 1,13-1,19 г/см3, в слое 10-20 см – 1,18-1,22 г/см3. К уборке почва под посевами яровой пшеницы уплотнялась в слое 0-10 см до 1,24 - 1,28, в слое 10-20 см - до 1,30-1,38 г/см3. Наиболее сильное уплотнение происходило после овса и в слое 0-10 см (1,28 г/см3) и в слое 10-20 см (1,38 г/см3), что снижало потребление элементов питания растениями для формирования урожая.