Разработка технологии производства и уборки зернобо-бовых культур в условиях Нижнего Поволжья (стр. 1 )

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

И УБОРКИ ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ

НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность: 06.01.09 – растениеводство

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

доктора сельскохозяйственных наук

Астрахань - 2009

Работа выполнена в ФГОУ ВПО Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии, ГНУ Прикаспийском научно-исследовательском институте аридного земледелия Россельхозакадемии.

Научный консультант: академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

доктор биологических наук,

профессор

Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого овощеводства и бахчеводства РАСХН.

Защита состоится «25» ноября 2009 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.009.09 при Астраханском государственном университете г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, Естественный институт АГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Естественного института Астраханского государственного университета г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1 и на сайте *****@***ru

Автореферат разослан «___» ___________ 200__ г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. 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:

- разработка методики выбора технологий возделывания зернобобовых культур на основе реальных условий производства и технических средств;

- разработка агротехнических приемов выращивания нута и сои, включающих способы посева и нормы высева, влияние гербицидов на фоне минеральных удобрений, сортоизучение в богарных условиях;

- разработка агротехнологический решений, направленных на снижение повреждений и потерь зерна;

- изучение комплексных показателей и разработка способов снижения травмирования семян при уборке зернобобовых культур нута и сои;

- проведение технико-экономической и агроэнергетической оценок технологий и технических средств, рекомендуемых при возделывании нута и сои с прогнозированием эффективности внедрения предлагаемых агрономических и технических решений.

Научная новизна. Впервые на территории каштановых и светло-каштановых почв Нижнего Поволжья в богарных условиях были обоснованы и предложены следующие технологические приемы:

- разработаны технологические приемы 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.

Новизна предлагаемых технических и агрономических решений защищена четырьмя изобретениями.

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

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

- технологии возделывания нута при минимальной обработке почвы;

- предложений по усовершенствованию технологии возделывания сои на орошении;

- 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-1500Б», 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 гг.:

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

- учебных пособий с грифом УМО (2004, 2009 г.), используемых в учебном процессе 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» ( гг.) и были доложены на научно-технических конференциях: «Земледельческая механика и программирование урожая» в г. Волгограде (1990), в НИИСХ Юго-Востока (1988), на Ученых советах Нижне-Волжского НИИСХ ( гг.), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Волгоградской ГСХА ( г.), на Всероссийской научно-практической конференции Пензенской ГСХА (2002 г.), на Всероссийской научно-практической конференции ВНИИЗБК (Орел, 2006 г.), на Всероссийской научно-практической конференции ВНИИГиМ (Рязань, 2006 г.), на НТС Главного управления сельского хозяйства и продовольствия Волгоградской области ( гг.), на НТС в ГСКБ НВНИИСХ ( гг.).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Изучение влияния способа посева, норм высева и сорта на рост, развитие, урожайность и хозяйственно ценные показатели нута и сои.

2. Изучение влияния гербицидов и применения фонового минерального удобрения на снижение засоренности, развитие сортов сои и нута, эффективность прохождения фотосинтеза, продуктивность и элементы структуры урожая.

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

4. Дать экономическую оценку предлагаемым технологиям на основе разработанных технических средств.

Публикация результатов. По теме диссертации опубликовано 63 работы общим объемом 48 печатных листов, в т. ч. шесть учебных пособий общим объемом 25,3 п. л., опубликовано 14 статей в журналах ВАК, в т. ч. в изданиях: Доклады РАСХН (№ 2, 2007 г.), Вестник РАСХН (№ 6, 2007 г.), тракторы и сельхозмашины (№ 6, 2000 г. - № 10, 2006 г.), Плодородие (№6(№1, оформлены 4 авторских свидетельства и патента на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, общих выводов и рекомендаций производству, изложена на 351 странице компьютерного текста, содержит 89 таблиц и 86 рисунков, список литературы из 364 наименований, в т. ч. 32 на иностранных языках и приложения на 45 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.  Биологические особенности и технологические основы

выращивания и уборки зернобобовых культур

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 урожай 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 на снижение 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.

2. Цель, задачи и методика проведения исследований

Цель исследований заключается 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 вопросы прочности и повреждения семян нута и сои и их физико-механические свойства.

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-х 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 механическому 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 годах с постановкой многофакторных полевых опытов. Размещение вариантов в опытах систематическое и рендомизированное, в 3-4-х кратной повторности с площадью делянок до 0,5 га, при учетной площади 450 м2

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. Дуалд 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 нормы высева 450 и 600 тыс. шт./га.

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

Полевые двухфакторные опыты 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.

3. Влияние агротехнических приемов на урожай

и качество зерна 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.

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, %
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
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 обуславливается, 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, а, следовательно, и урожай. Если период посев – всходы растянут, увеличивается вероятность поражения растений болезнями, вредителями, сильнее посевы 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.

Обобщив многолетние данные наших исследований, а также Новоаннинского, Николаевского сортоучастков Волгоградской области; Пугачевского, Краснокутского – Саратовской, оказалось, что продолжительность периода посев – всходы, в зависимости от метеорологических условий, колеблется от 7 до 39 дней, а в среднем по этим сортоучасткам составила 15,6 дня.

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 дней, в 1988 году – 18 дней, в 1989 году – 10 дней. 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 на светло-каштановых почвах НВНИИСХ, хотя метеорологические показатели сложились различными.

Таблица 2. - Влияние средней температуры и влажности воздуха на продолжительность периода посев – всходы у нута

в НВНИИСХ, КХ Медведи

Годы	Период посев - всходы, дней	Средняя температура воздуха, ºС	Средняя влажность воздуха, %	Сумма осадков за период, мм
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 механический 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 день, тогда как на более легких и рыхлых, быстро прогревающихся до такой температуры почвах, как правило, через 11-12 дней.