Научные основы технологии возделывания и уборки бобовых культур в условиях Нижнего Поволжья (стр. 1 )

На правах рукописи

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И УБОРКИ

БОБОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность: 06.01.01 – общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

доктора сельскохозяйственных наук

Астрахань 2012 г.

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» и ГНУ Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия РАСХН

Научный консультант: , доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор , член-корреспондент РАСХН

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации

Защита состоится « » 2012 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.009.09 при Астраханском государственном университете 0«А», главный корпус АГУ.

Тел./

e-mail: *****@***ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета или на сайте ВАК РФ

Автореферат разослан «___» ___________ 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. До настоящего времени нут и соя не получили широкого распространения. Главная причина - неотработанная технология возделывания, недостаточно высокая урожайность имеющихся сортов и повышенная повреждаемость - дробление и микротравмирование - при уборке и обмолоте, а также неоправданные потери урожая. Для решения указанных проблем необходимо на основе анализа почвенно-климатических условий и агробиологических особенностей развития зернобобовых культур обосновать и разработать рациональную технологию возделывания и уборки нута и сои в условиях сухого земледелия Нижнего Поволжья.

Цели и задачи исследований. Исследованиями предусматривалось теоретически обосновать и разработать агрономические и технические решения по совершенствованию технологий возделывания и обмолота нута и сои на богаре, обеспечивающих снижение удельных энергозатрат в 2,5...3,5 раза по сравнению с общепринятой технологией, за счет повышения урожайности и получения качественного зерна зернобобовых культур.

В теоретических и экспериментальных исследованиях, направленных на достижение поставленной цели, реализованы следующие задачи:

- разработать методику выбора технологий возделывания зернобобовых культур на основе реальных условий производства и технических средств;

- разработать агротехнические приемы выращивания нута и сои, включающие способы посева и нормы высева, влияние гербицидов на фоне минеральных удобрений, сортоизучение в богарных условиях;

- разработать агротехнологические решения, направленные на снижение повреждений и потерь зерна;

- изучить комплексные показатели и разработать способы снижения травмирования семян при уборке зернобобовых культур нута и сои;

- провести технико-экономические и агроэнергетические оценки технологий и технических средств, рекомендуемых при возделывании нута и сои с прогнозированием эффективности внедрения предлагаемых агрономических и технических решений.

Научная новизна. Впервые в подзоне каштановых почв Нижнего Поволжья в богарных условиях были обоснованы и предложены следующие агротехнологические приемы:

- разработаны технологические способы возделывания и обработки почвы под нут и сою, обеспечивающие улучшение водно-воздушного режима почв и повышение урожайности;

- подтверждена целесообразность использования в молотильном аппарате эластичных или обрезиненных рабочих органов, защищенных авторским свидетельством на изобретение № 000 от 12.10.92 г., бюл. № 24 и др.;

- разработаны модификации молотильно - сепарирующих устройств, исключающих дробление и травмирование зерна в интервале влажности от 14 до 50% при уборке урожая зернобобовых культур;

- проведена энергетическая и экономическая оценка возделывания и уборки нута и сои.

Новизна предлагаемых технических и агрономических решений защищена пятью изобретениями.

Практическая значимость заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании предлагаемых технологических решений и усовершенствований:

- монография «Технологии и средства возделывания нута» (2003 г.), рекомендованной специалистам сельского хозяйства, научным сотрудникам и студентам сельскохозяйственных вузов;

- технологии возделывания нута и сои при минимальной обработке почвы;

- рекомендации по усовершенствованию технологии возделывания сои на орошении защищенные патентом в 2009 г.;

- способа посева зернобобовых культур, экспозиция которого проводилась на ВДНХ СССР, за что автор получил серебряную медаль 12.12.90 г. и авторское свидетельство № 000г., бюл. № 41;

- рекомендации по доработке и регулировке комбайнов «Нива» и «Дон-1500», которые прошли опытно-промышленную апробацию, внедрены в хозяйствах Волгоградской области и защищены двумя патентами;

- рекомендации по проведению весенне-полевых работ в хозяйствах Волгоградской области всех форм собственности в 2005...2007 гг.:

- рекомендации по применению техники для уборки нута и сои в неорошаемом земледелии, представленные в девяти информационных листках;

- учебных пособий с грифом УМО (2004, 2009, 2011гг.), используемых в учебном процессе ФГБОУ ВПО Волгоградской ГСХА;

- молотилки для стационарного обмолота нута.

Апробация работы. Основные положения диссертации получили положительную оценку на ВДНХ СССР, где были представлены новые технологии и разработки «Механизация уборки нута в НВ НИИСХ» (1989...1990 гг.) и были доложены на научно-технических конференциях: «Земледельческая механика и программирование урожая» (Волгоград, 1990), в НИИСХ Юго-Востока (1988), на Ученых советах Нижне-Волжского НИИСХ (1988...1991 гг.), на научных конференциях профессорско - преподавательского состава Волгоградской ГСХА (1988...2011 гг.), на Всероссийской научно-практической конференции Пензенской ГСХА (2002), на Всероссийской научно-практической конференции ВНИИЗБК (Орел, 2006), на Всероссийской научно-практической конференции ВНИИГиМ (Рязань, 2006), на НТС Главного управления сельского хозяйства и продовольствия Волгоградской области (2001...2005 гг.), на НТС в ГСКБ НВ НИИСХ (1997...2005 гг.), на Международных научно-практических конференциях Прикаспийского НИИАЗ (2005...2011 гг.).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Особенности влияния способов посева, норм высева и сортов на рост, развитие, урожайные и хозяйственно ценные показатели нута и сои.

2. Влияние гербицидов и фонового минерального удобрения на снижение засоренности, развитие сортов сои и нута, управление фотосинтетической деятельностью, урожайность и элементы структуры урожая.

3. Теоретическое и экспериментальное обоснование определения допустимых нагрузок на зернобобовые культуры при уборке.

4. Экономическая и энергетическая оценка предлагаемых технологий на основе разработанных агротехнических средств.

Публикация результатов. По теме диссертации опубликовано 84 работы общим объемом 54 печатных листа, в т. ч. семь учебных пособий общим объемом 29,1 п. л., опубликовано 20 статей в журналах, рекомендованных ВАК, оформлены 5 авторских свидетельства и патента на изобретения. Авторский вклад составляет 80 %.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, общих выводов и рекомендаций производству, изложена на 422 страницах компьютерного текста, содержит 70 таблиц и 86 рисунков, список литературы из 364 наименований, в т. ч. 32 иностранных автора, и приложения на 56 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе «Обзор литературы по вопросам исследований» на основе анализа литературных источников, производственного опыта хозяйств различных форм собственности и наших предварительных исследований по технологиям возделывания и уборки зернобобовых культур нута и сои рассмотрены: зернобобовые культуры и их роль в пищевом балансе человека и животных; агротехническое значение зернобобовых культур в земледелии Нижнего Поволжья; резервы повышения урожайности зернобобовых культур; влияние агротехнических приемов на снижение засоренности посевов нута и сои; уборка зернобобовых культур.

Нут – древняя зернобобовая культура, родиной которой является Западная Азия. В России упоминание о нуте относится к 70-ым годам XVIII века, производственные посевы нута в засушливых районах России появились в начале 30-х гг. XX века. По суммарному содержанию белков и жиров он занимает первое место среди наиболее распространенных зернобобовых культур.

Для условий Нижнего Поволжья под руководством выведены сорта нута Волгоградский 5, Волгоградский 10, Волгоградский 36, Приво 1, позволяющие получать урожайности зерна до 2 т/га. Введение его в рацион животных значительно улучшает переваримость кормов, содержащих повышенное количество белков и углеводов.

Соя – самая распространенная зернобобовая и масличная культура, которую возделывают более 60 стран. относил ее, как пшеницу, ячмень и лен, к первичным, наиболее древним культурам. Родиной культурной сои считают регионы Юго-Восточной Азии.

В 80-ые годы в Волгоградской области посевы сои были доведены до 20...25 тыс. га.

Вопросами технологии возделывания зернобобовых культур нута и сои занимались ученые: , , и др.

Изучены работы по приемам снижения засоренности посевов нута и сои , и др.

Рассмотрены методические основы теоретических и экспериментальных исследований рабочих процессов сельскохозяйственных машин и работы технологических линий, разработанные академиком и получившие развитие в трудах ведущих ученых в области механизации с.-х. производства: , , Х. Регге и др. Изучен вклад в разработку технологий вальцовых молотильных устройств: , , и др.

На основании проведенного анализа сформулированы цели и задачи диссертационного исследования. Сформулированы основные условия, при которых достигается снижение энергозатрат и повышается урожайность при возделывании и уборке зернобобовых культур нута и сои.

Вторая глава «Условия и методика проведения исследований» содержит исследования, которые заключаются в оптимизации технологий возделывания почвы для зернобобовых культур нута и сои на основе многофакторного эксперимента, а также в обосновании способов посева и экспериментальных исследований вопросов уборки урожая. Кроме того, необходимо разработать вопрос о прочности и повреждениях семян нута и сои и их физико-механических свойствах.

Решение поставленных задач осуществлялось постановкой и проведением стационарных и многофакторных лабораторных, полевых и серии опытно-производственных экспериментов.

Экспериментальная часть включала изучение влияния влажности бобов на качество обмолота на специально сконструированной автором установке для определения физико-механических свойств семян, а также на маятниковом копре МК-0,5.Полевые опыты закладывались и проводились в соответствии со следующими методическими указаниями: (1985), ВАСХНИЛ (1978), «Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (1978), «Опытное дело в полеводстве» (, 1982), методика ВИК им. . Размещение вариантов в опытах систематическое и рендомизированное, в 3…4-кратной повторности с площадью делянок до 0,5 га, при учетной площади 450 м2. Математическую обработку экспериментальных данных проводили методом дисперсного анализа с использованием ПЭВМ (, 1992).

Полевые опыты с нутом и соей проводили на темно-каштановых почвах. Согласно классификации по гранулометрическому составу они относятся к тяжелосуглинистым разновидностям и характеризуются невысоким содержанием гумуса – 3,8 % и гидролизуемого азота 6,8 мг/100 г почвы, средним содержанием подвижного фосфора 8,6 мг, обменного калия 320...350 мг/кг.

Экспериментальные исследования проводились в 1987...2007 годах с постановкой многофакторных полевых опытов. в Михайловском районе на темно-каштановых почвах, Городищенском и Иловлинском районах на каштановых почвах.

Опыт № 1 – Влияние способа и нормы высева на густоту стояния растений нута.

Способы посева: 1- сплошной рядовой; 2- широкорядный.

Сплошной рядовой с нормами высева – 250, 500, 750 тыс. шт./га.

Широкорядный с нормами высева – 140, 250, 400 тыс. шт./га.

Размещение опытных делянок – систематическое. Повторность в опыте трехкратная.

Опыт № 2 - Влияние гербицидов на фоне внесения минеральных удобрений на рост, развитие и урожайность растений нута.

Полевой двухфакторный опыт: контрольный вариант без внесения удобрений и вариант с внесением N30P30. На этом фоне изучались гербициды по схеме: 1. Гезогард – 3,0; 2. Дуал Голд – 1,0; 3. Дуал Голд + Гезогард 1,0+2,5; 4. Харнес – 2,0.

Опыт закладывался в трехкратной повторности. Размещение опытных делянок – систематическое.

Опыт № 3 – Влияние агротехнических приемов выращивания на урожайность сортов нута.

Изучалось восемь сортов нута в условиях богарного земледелия, за стандарт был принят Волгоградский 10. Полевой опыт был заложен в трех повторностях. Размещение опытных делянок – систематическое.

Опыт № 4 – Влияние способа посева и ширины междурядий на урожайность зерна сои.

Полевые двухфакторные опыты были заложены в трехкратной повторности. Размещение опытных делянок – систематическое.

Изучались способы посева сои: сплошной, широкорядный, квадратно-гнездовой и прямоугольно-гнездовой.

Опыт № 5 - Влияние внесения фонового удобрения и гербицидов на продуктивность сортов сои.

Полевой четырехфакторный опыт заложен в четырехкратной повторности, размещение опытных делянок систематическое. Изучались удобрения и гербициды Харнес и Пивот.

Опыт № 6 – Влияние способа посева на урожайность сортов сои в орошаемых условиях.

Полевые двухфакторные опыты способов посева, заложены в трехкратной повторности, размещение опытных делянок систематическое.

Полевые опыты сопровождались следующими основными наблюдениями: проводился анализ агрометеорологических условий, изучались агрохимические, агрофизические показатели почвы, определялась влагообеспеченность посевов, изучалась фотосинтетическая деятельность растений, проводился учет биологического и хозяйственного урожая, определялась структура урожая и качество зерна и другие наблюдения.

Климатические особенности зоны исследований характеризуются континентальным, резко засушливым, а также теплым, очень теплым и жарким климатом сухой степи. Осадков выпадает крайне мало – 338 мм, при этом они распределены неравномерно как по годам, так и по сезонам.

Количество осадков (≥ 400 мм) наблюдалось в 1988, 1989, 1990, 1992, 2000, 2004 годах, что значительно больше климатической нормы (320 мм). Значительно меньше климатической нормы выпало осадков в 1987, 1991, 1993, 1994, 1999, 2006 годах (150...300 мм).

Технология возделывания нута и сои, применявшаяся в опытах, разрабатывалась на основе действующих зональных рекомендаций, поэтому в соответствии с поставленной целью предусматривалось выполнение следующих основных задач исследования:

1. Выявить влияние технологических приемов на рост и развитие зернобобовых культур.

2. Дать оценку влияния на продуктивность зернобобовых культур следующих факторов: способов обработки почвы, пищевого режима почвы, предшественников и др.

3. Провести исследования по влиянию агротехнических приемов на снижение засоренности посевов нута и сои.

4. Теоретически и экспериментально обосновать определение допустимых нагрузок на зерно бобовых культур при уборке.

5. Обеспечить использование основных результатов исследований в производстве.

В третьей главе «Агротехнические приемы и их влияние на продуктивность нута» проведены аналитические исследования по вопросам: способы посева и нормы высева, продолжительность вегетационного периода и периодов посев-всходы, всходы-цветение, цветение–полная спелость, высота прикрепления нижних бобов, влагообеспеченность нута, фотосинтетический потенциал посевов, урожайность нута, элементы структуры урожая.

Эффективность такого важного агротехнического приема, как способы посева и нормы высева нута в почвенно-климатической зоне Нижнего Поволжья, до сих пор мало изучена и требует дальнейшего уточнения. Сельскохозяйственная наука и передовая земледельческая практика в последние десятилетия дают критическую переоценку способов посева и норм высева, глубины и многократности обработки почвы (, 2006).

Исследования показали, что в более увлажненных районах, где выпадает достаточное количество осадков и севооборот насыщен другими пропашными культурами, нут можно высевать сплошным рядовым способом, на засоренных участках – широкорядным способом посева, на слабо засоренных - рядовым. Для быстрого и широкого внедрения нута в производство высевать его необходимо рядовым способом (Табл.1).

Таблица 1 - Влияние способа посева и норм высева на урожайность и лабораторные показатели зерна нута

Способ посева	Норма высева, тыс. шт./га	Урожайность семян, т/га	Коэффициент размножения	Лабораторная всхожесть, %	Сильные проростки, %
1	2	3	4	5	6
Сплошной рядовой	250	1,02	14,9	96,5	88,5
500	1,11	8,4	96,0	87,3
750	1,20	6,2	96,0	84,1
Продолжение таблицы 1
1	2	3	4	5	6
Широкорядный	140	0,69	18,1	98,3	91,2
250	0,80	11,7	98,4	91,4
400	0,93	8,8	97,5	91,2

Анализ структуры урожая показал, что отдельные ее элементы изменялись в большей степени от способа посева, чем от нормы высева.

Продолжительность вегетационного периода обусловливается, в первую очередь, температурой прорастания семян.

Как показали наблюдения, запасные питательные вещества семени полнее используются на построение проростка и в меньшей степени на процесс дыхания, которое в этот период проходит очень интенсивно.

При длительном же прорастании и, особенно, при недостаточном увлажнении почвы много питательных веществ расходуется на дыхание и меньше используется проростками, в результате чего всходы получаются ослабленными. Такие всходы хуже противостоят различным неблагоприятным условиям. Более мощные всходы лучше и быстрее развивают ассимиляционную деятельность, больше и раньше создают органические вещества, чем во многом определяется последующее развитие растений, следовательно, и урожай. Если период посев – всходы растянут, увеличивается вероятность поражения растений болезнями, вредителями, посевы сильнее угнетаются сорняками.

Одной из важных предпосылок хороших и равномерных всходов нута является предпосевная обработка почвы, обеспечивающая сохранение влаги и тщательную разделку посевного слоя, что является важнейшей задачей предпосевной агротехники нута в Нижнем Поволжье.

При обобщении многолетних данных наших исследований, а также данных Новоаннинского, Николаевского сортоучастков Волгоградской области, Пугачевского, Краснокутского – Саратовской области, оказалось, что продолжительность периода посев – всходы, в зависимости от метеорологических условий, колеблется от 7 до 39 суток, а в среднем по этим сортоучасткам составляет 15,6 суток.

В исследованиях продолжительность вегетационного периода у изучаемых сортов нута была одинаковой. Различие наблюдалось только по годам. Так, в 1987 году продолжительность периода посев – всходы составила 14 суток, в 1988 году – 18 суток, в 1989 году – 10 суток. На продолжительность данного периода большое влияние оказывали сложившиеся погодные условия. Из внешних природных факторов, определяющих прохождение нутом периода посев–всходы, наиболее важны температура и влажность почвы, которые значительно колеблются по годам.

Наблюдения показали, что у нута в условиях Волгоградской области не всегда наблюдается закономерность, когда с повышением температуры сокращается период посев – всходы. В таблице 2 приведены годы с одинаковой продолжительностью периода посев – всходы как в черноземной зоне на землях КХ Медведи, так и в под зоне каштановых почв НВ НИИСХ, хотя метеорологические показатели сложились различными.

Таблица 2 - Влияние средней температуры и влажности воздуха на продолжительность периода посев – всходы у нута в НВ НИИСХ, КХ Медведи

Годы	Период посев – всходы, суток	Средняя температура воздуха, ºС	Средняя влажность воздуха, %	Сумма осадков за период, мм
1987...1997 среднее	16	13,0	59	18,1
1998	14	11,5	53	4,4
1999	16	14,5	54	7,1
2000	10	14,5	56	4,0
2001	20	10,0	62	7,8
2002	10	14,6	38	0
2003	8	13,3	54	3,0
2004	15	17,5	67	57,9
2005	18	13,5	60	14,9
2006	17	17,6	50	23,5
2007	10	17,2	61	1,4

Большая комплексность почв, тяжелый гранулометрический состав или различная степень солонцеватости приводят к быстрому уплотнению, медленному прогреванию. На таких почвах даже при достаточном их увлажнении и среднесуточной температуре воздуха до 10...11°С всходы нута иногда появляются лишь на 18...20 сутки, тогда как на более легких и рыхлых, быстро прогревающихся до такой температуры почвах, как правило, через 11...12 суток.