Теоретическое обоснование и разработка инновационных технологий возделывания ярового рапса в Северном Казахстане (стр. 8 )

На сроки наступления фаз развития растений большое влияние оказало внесение минеральных удобрений. Так, продолжительность вегетационного периода на контроле (без удобрений) составила в 2004 г. – 86 дней, в 2005 г. – 113 дней, в 2006 г. – 102 дня. Внесение азотных удобрений приводит к увеличению продолжительности вегетационного периода растений, относительно контроля на 5-7 дней, что объясняется интенсивным развитием вегетативной массы растений в начальные стадии развития. Длина вегетационного периода на варианте отдельного внесения азота составила в разные годы от 91 до 113 дней. Так, в результате применения в наших опытах фосфорных удобрений вегетационный период рапса сократился на 2-4 дня по сравнению с контролем, особенно это заметно в период «образование стручков – созревание семян». Продолжительность вегетации на варианте P20 также колебалась от 82 до 109 дней.

Внесение калийных удобрений существенно не отразилось на продолжительности вегетации, отклонение от контроля составило 1 день, вегетационный период на варианте K20 продолжался 85-112 дней по годам исследований.

Пищевой режим почвы в посевах. Содержание основных макроэлементов (N, P, K) на неудобренном контроле в среднем за три года составляло: N – 38,1 мг/кг почвы; P – 69,3 мг/кг; K – 135,7 мг/кг почвы. Это следующим образом характеризует пищевой режим почвы: обеспеченность нитратным азотом как ниже средней степени, по фосфору – на контроле (по шкале Чирикова) соответствует среднему уровню обеспеченности, по калию (по Чирикову) имеет высокую степень обеспеченности (135,7 мг/кг почвы).

Несколько изменился пищевой режим на вариантах применения удобрений: на вариантах внесения азота N30 отмечено увеличение содержания данного элемента на 4,8-5,0 мг/кг почвы. В соответствии с этим обеспеченность почвы азотом при внесении его повышается до среднего уровня. По фосфору и калию соответственно внесение 20 кг/га способствовало увеличению содержания данных элементов на 6,0 и 7,5 мг/кг почвы. В течение вегетации содержание основных питательных элементов снижалось пропорционально их выносу формируемым урожаем (рис. 7).

Рисунок 7. Динамика содержания NO3 в слое почвы 0-40 см, P2O5 и K2O в слое почвы 0-20 см в зависимости от применения минеральных удобрений, мг/кг почвы, среднее за гг.

Общий вынос элементов питания за годы исследований на контроле составил: NO3 – 22,8 мг/кг, P2O5 – 10,6 мг/кг, K2O – 14,3 мг/кг почвы.

Связь между содержанием азота в почве перед посевом и урожаем семян ярового рапса характеризуется коэффициентом корреляции r=+0,76±0,26 и является достаточно сильной. Коэффициент детерминации dУХ составил 58%, что говорит о большой доле влияния накопления сухого вещества на урожайность. Количество фосфора в почве перед посевом также коррелирует в средней степени с урожаем семян масличного рапса (r=+0,62±0,32) и влияет на него в размере 38% (dYX=0,38) от всех вместе взятых влияний. Исследованиями установлена прямая коррелятивная связь невысокой степени между содержанием калия и урожайностью семян ярового рапса (r=+0,12±0,41). Доля влияния данного признака на величину урожая составила 1% (dУХ=0,01) от всех вместе взятых влияний.

На основании проведенных исследований и корреляционного анализа данных можно сделать вывод, что за период вегетации растения рапса нуждались в основном в азотных и фосфорных удобрениях, причем во влажные годы на продуктивность культуры в большей степени влияло наличие в почве азота, в сухие годы – усиливалось влияние содержания в почве фосфора. Обеспеченность почвы калием была достаточно высокая, поэтому эффективность калийных удобрений за годы исследований оставалась небольшой.

Влияние минеральных удобрений на густоту стояния растений и засоренность ярового рапса на маслосемена. В 2005 г. густота стояния растений (фаза всходы) на контроле составила 175,8 шт./м2, наибольший показатель полевой всхожести отмечен на вариантах внесения фосфора и колебался в пределах 75,8-80,8%, наименьший – N30 (57,8%).

В 2004 и 2006 г. г. количество всходов на 1 м2 составило на контроле – 155,7 шт. и 140,4 шт. соответственно. Высокие данные полевой всхожести в эти годы отмечены на варианте P20 – 58,0% (2004 г.) и 56,6% (2006 г.). Минимальные показатели полевой всхожести в 2004 и 2006 г. г. отмечены на варианте N30K20 – соответственно 53,8 и 52,3%.

Характеризуя сохранность растений к уборке в среднем за гг., следует отметить, что сохранность была выше по сравнению с контролем на вариантах с внесением N30 – на 15,3%, P20 – 5,8%, N30P20 – на 25,6%. Поэтому густота стеблестоя к уборке наибольшей в опыте была на варианте N30P20 – 77,7 шт./м2, затем N30 – 62,7, и далее P20 – 66,6 шт./м2.

Исследования показали, что урожайность семян находится в средней степени корреляционной зависимости от полевой всхожести растений при возделывании рапса с применением удобрений (r=+0,59±0,33). Доля влияния этого признака на урожайность составила 35% (dYX=0,35) от всех вместе взятых влияний. Также урожай семян ярового рапса находится в прямой корреляционной зависимости сильной степени от сохранности растений к уборке с применением минеральных удобрений (r=+0,90±0,18). Доля влияния этого показателя на урожай значительна (dYX=0,81).

На основании полевой всхожести и сохранности растений к уборке общая выживаемость в среднем за годы исследований составила на контроле 19,5%. Высокую выживаемость растений продемонстрировал вариант N30P20 – 27,8%, минимальный процент общей выживаемости (20,3%) отмечен на варианте K20.

В вариантах с применением минеральных удобрений количество сорняков на опытном участке рапса (на варианте N30 – 13,3 шт./м2 однолетних и 0,27 шт./м2 многолетних сорняков) сравнительно было небольшим, а имевшиеся сорные растения не оказали значительного влияния на показатели всхожести, сохранности и выживаемости ярового рапса.

Фотосинтетическая деятельность растений ярового рапса в посевах. На вариантах внесения азотных удобрений во все фазы вегетации отмечено увеличение площади листовой поверхности на 0,1-0,3 м2/м2. Наибольшая поверхность ассимиляционного аппарата сформировалась при оптимизации азотно-фосфорного питания – N30P20 :в фазу бутонизации составила 6,6 м2/м2, что на 0,8 м2 больше по сравнению с неудобренным вариантом. Коэффициент корреляции между площадью листьев в фазе бутонизации и урожайностью маслосемян ярового рапса составил r=+0,82±0,23, что говорит об их сильной связи. 67% колебаний в урожае вызывается колебаниями в размерах листовой поверхности (dYX=0,67).

Накопление сухой органической массы было пропорционально площади листовой поверхности. Исследования показали, что в начальные периоды развития (фаза отрастания) отмечены минимальные значения сухой органической массы ярового рапса в пределах 27,7-36,4 г/м2, причем на варианте N30P20 данный показатель был выше контроля на 29,5%. В целом за годы исследований на динамику образования сухой органической массы в большей степени повлияло содержание в почве азота – на вариантах применения азотных удобрений были отмечены наибольшие её показатели.

Между накоплением сухой органической массы (фаза бутонизации) и урожайностью семян ярового рапса установлена прямая корреляционная связь сильной степени (r=+0,98±0,07) (рис. 8).

Рисунок 8. Корреляционная взаимосвязь урожайности семян ярового рапса с площадью листьев (м2/м2) и сухой органической массой (г/м2) в фазу бутон

изации, среднее за гг.

В соответствии с коэффициентом детерминации (dYX=0,96) данный признак имел большую долю влияния на величину урожая – 96%.

В межфазный период «образование листовой розетки – стеблевание» максимальная величина ЧПФ отмечена на вариантах P20 и составила 1,54 г/м2×сутки, P20K20 – 1,53 г/м2×сутки, что на 11,7-12,4% больше по сравнению с контролем. Такая же тенденция наблюдается во все остальные периоды.

В период «стеблевание – бутонизация» на вариантах внесения N30 наблюдалось отклонение в сторону уменьшения показателя ЧПФ в среднем на 2,5-4,5% от контроля. Для фазы «бутонизация – цветение» характерно общее снижение продуктивности фотосинтеза до 0,53 г/м2 на контроле и 0,49-0,58 г/м2 на остальных вариантах.

Структура урожая ярового рапса на маслосемена. Структурный анализ выявил, что наибольшее влияние на урожайность семян ярового рапса с применением минеральных удобрений (рис. 9) оказала густота стеблестоя (шт./м2), т. к. коэффициент корреляции имел сильную связь: r=+0,96±0,12. Доля влияния данного признака составила 92% (dYX=0,92).

Рисунок 9. Корреляционная зависимость урожайности семян ярового рапса от биометрических показателей структуры урожая, среднее за гг.

Между величиной урожая семян и количеством стручков на одном растении также наблюдалась корреляционная зависимость сильной степени r=+0,83±0,23 (dYX=0,69). Число семян в одном стручке имело меньший показатель варьирования. Нами была установлена прямая коррелятивная связь средней степени между числом семян в одном стручке и урожайностью ярового рапса (r=+0,59±0,33). Доля влияния данного признака на величину урожая составила 35% (dYX=0,35) от всех вместе взятых влияний.

Урожайность и качество семян ярового рапса в зависимости от применения минеральных удобрений. В опыте выявлено, что каждый из элементов влияет в определенной степени на формирование урожая семян и биохимические процессы, что сказалось на процессе образования жира (табл.13).

Таблица 13 - Урожайность, масличность ярового рапса и выход масла с 1 га в зависимости от применения минеральных удобрений, среднее за гг.

Вариант	Урожайность, ц/га	Масличность, %	Выход масла с 1 га, ц
контроль	9,8	43,8	4,3
N30	11,5	42,9	4,9
P20	11,5	45,1	5,2
K20	10,0	44,0	4,4
N30P20	12,8	44,5	5,7
N30K20	11,5	41,1	4,7
P20K20	11,4	45,3	5,2
N30P20K20	12,4	44,4	5,5
НСР05	0,57

В среднем за годы исследований наибольшие прибавки получены на совместном внесении азотно-фосфорных удобрений – 3,0 ц/га. Влияние на урожайность отдельно как азотных, так и фосфорных удобрений было в среднем одинаково. При этом в сухие годы возрастала роль фосфорных удобрений (2004 г.), в средние и благоприятные по увлажнению годы (2005, 2006 гг.) – азотных.

Внесение азота способствует увеличению образования белка (протеина) в семенах, напротив, применение фосфора и калия увеличивает содержание жира в семенах. В связи с тем, что жир и белок являются в процессе маслообразования антагонистами, повышение белка ведет к снижению масличности, что и наблюдалось по вариантам внесения удобрений. В среднем за гг. высокая масличность отмечена на варианте применения чистого P20 – 45,1% , а также P20K20 – 45,3% (рис. 10).

Рисунок 10. Урожайность семян, масличность и вегетационный период ярового рапса в зависимости от применения минеральных удобрений, среднее за гг.

В соответствии с продуктивностью и содержанием жира в семенах наибольший выход масла за годы исследований получен на варианте с внесением N30P20 – 5,7 ц/га. Экономически целесообразным оказался вариант внесения чистого фосфора, где получена окупаемость 1 кг д. в. наибольшая в опыте - 8,5 кг зерна.

В целом результаты проведенных исследований показали положительное влияние минеральных удобрений на продуктивность ярового рапса и определили возможности сглаживания неблагоприятных условий климата путем оптимизации пищевого режима почвы. Выращивание ярового рапса с применением азотных и фосфорных удобрений позволяет за вегетационный период в среднем 96-106 дней получить урожай семян 11,5-12,8 ц/га с содержанием масла 42,9-45,1%.

4. ПРОДУКТИВНОСТЬ РАПСА ПО РАЗЛИЧНЫМ ПРЕДШЕСТВЕННИКАМ И ЕГО ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ В СЕВООБОРОТЕ

Исследования, проведенные в Костанайском НИИСХ, убедительно свидетельствует о том, что наиболее высокое и устойчивое производство зерна в зоне южных черноземов дают 3-4-польные зерновые севообороты, происходит резкое снижение урожайности на повторных посевах пшеницы после пара. В связи с расширением посевных площадей рапса изучен вопрос размещения его в севообороте. Также представляет большой интерес более полное использование пожнивных растительных остатков для создания мульчирующего слоя на поверхности почвы для усвоения осадков и сохранения влаги. Многолетние данные по запасам влаги перед посевом свидетельствуют о том, что во все годы исследований ( гг.) и в среднем за 5 лет больше влаги в метровом слое почвы было на кулисных парах – 205,4 мм. Хорошо обеспечена влагой почва на второй и третьей культурах после пара – 177,6 и 168,7 мм соответственно. Варианты рапс на маслосемена и рапс на корм способствовали накоплению 165,7…159,2 мм влаги в среднем за 5 лет остаточные запасы влаги были больше на первой пшенице после пара – 109,2 мм, на пшенице по занятому (рапсом) пару – 84,4 мм и на пшенице по сидеральному пару – 95,2 мм

Пищевой режим и некоторые элементы плодородия почвы в севооборотах. Анализ обеспеченности подвижными формами азота весной по отдельным полям севооборотов показывает, что после рапса на семена зерновые культуры лучше всего обеспечены нитратами (27,3 мг/кг N-NO3), при размещении по чистым парам (24,1 мг/кг), после рапса на зеленый корм и сидерат (20,0 и 12,6 мг/кг). Анализ динамики пищевого режима почвы в различных севооборотах показывает, что лучшие условия минерального питания растений создаются при размещении культур в зернопаровых, плодосменных и зернопаропропашном севооборотах с короткой ротацией, в состав которых входит чистый пар или пропашное поле. Положительное влияние на пищевой режим оказывает и диверсификация растениеводства, включение в севооборот сидеральных и масличных культур, и в частности, рапса ярового.

Урожайность культур в севооборотах. С целью диверсификации зерновой отрасли растениеводства в севообороты нами были включены: горох, гречиха, рапс, подсолнечник на маслосемена, многолетние травы, рапс на зеленый корм.

Учет засоренности посевов показал, что в среднем за годы исследований самыми чистыми, по-прежнему, оставались посевы пшеницы после рапса на сидерат и зеленый корм – 13,2 и 13,3 шт./м2, а также второй культурой после пара – 24,7 шт./м2 . Сравнительно высокой засоренность к уборке оставалась лишь на пшенице после рапса на семена – 56,2 шт./м2.

Включение в севообороты других полевых культур оказало определенное влияние на продуктивность севооборотов и стабильность производства. Так, если в зернопаровом 4-польном севообороте (пар - 3 поля яровой пшеницы), взятом нами за контроль (и рекомендованным производству) поле чистого пара заменить занятым (рапсом на зеленый корм), а одно поле яровой пшеницы на ячмень, то с каждого гектара посева зерновых мы теряем 1,3 ц зерна пшеницы, так как средняя урожайность зерновых в севообороте за пять лет составила 12,8, а в севообороте занятым паром – 11,5 ц/га, но в этом случае на каждый гектар посева мы получаем более чем по 7 тонн высококачественного корма, по стоимости с избытком компенсирующего недобор зерна. К тому же сокращаются энергетические затраты на обработку чистого пара, повышается устойчивость поля к эрозии.

Более высокая урожайность зерновых получена в четырехпольном севообороте с тремя полями пшеницы (17,4 ц/га, схема I), в севообороте с рапсом на сидерат (17,2 ц/га, схема III), и рапсом на корм (16,5 ц/га, схема II).

В степной зоне на севере Казахстана удовлетворительные урожаи пшеницы можно получить, размещая ее посевы по занятому или сидеральному (рапсовому) пару – 16,7-15,1 ц/га, после рапса на семена – 15,7 ц/га (табл.14).

Таблица 14 - Урожайность сельскохозяйственных культур в севооборотах,

среднее за гг.

Севооборот, культуры	Урожайность по повторностям, ц/га	В среднем
1	2	3
I. Зернопаровой 4-польный (контроль)
1. Пар чистый (кулисный)	-	-	-	-
2. Пшеница яровая	20,8	19,7	21,2	20,6
3. Пшеница яровая	17,2	17,6	16,5	17,1
4. Пшеница яровая	14,0	13,8	15,5	14,5
Зерновые в среднем	17,4	17,0	17,7	17,4
II. Плодосменный 4-польный
1. Рапс на корм	212,7	235,4	226,7	225,0
2. Пшеница яровая	15,6	17,9	16,8	16,7
3. Горох	18,6	17,7	16,2	17,5
4. Пшеница яровая	15,9	14,8	14,8	15,2
Зерновые в среднем	16,7	16,8	16,0	16,5
в т. ч. пшеница	16,2	16,3	15,8	16,1
III. Плодосменный 4-польный
1. Зернобобовые	17,2	18,2	18,5	17,9
2. Пшеница яровая	19,5	16,3	19,4	18,4
3. Рапс (сидеральный)	213,0	235,7	228,0	225,6
4. Пшеница яровая	15,0	15,4	15,0	15,1
Зерновые в среднем	17,2	16,6	17,6	17,2
в т. ч. пшеница	17,2	15,8	17,2	16,7
IV. Плодосменный 4-польный
1. Горох	18,3	19,4	16,3	18,0
2. Пшеница яровая	18,1	15,6	14,6	16,1
3. Рапс на семена	13,2	15,1	13,2	13,8
4. Пшеница яровая	15,7	15,9	15,5	15,7
Зерновые и масличные в среднем	15,7	16,5	15,0	15,7
в т. ч. пшеница	16,8	15,7	15,1	15,9
V. Зернопаропропашной 5-польный
1. Пар чистый	-	-	-	-
2. Рапс на семена	14,1	15,1	13,9	14,4
3. Пшеница яровая	15,9	15,3	15,1	15,4
4. Подсолнечник на семена	19,0	16,9	16,6	16,7
5. Овес на зерно	18,7	19,1	18,2	18,8
Зерновые и масличные в среднем	17,0	17,0	16,4	16,8
в т. ч. пшеница	15,9	15,3	15,1	15,4
НСР05 (зерновые в среднем)	2008 -1,4; 2009 -1,9; 2010- 1,01

Для условий Северного Казахстана размещение рапса на зеленый корм, сидерат, маслосемена в четырехпольных короткоротационных плодосменных и зернопаропропашных севооборотах не приводит к резкому снижению урожайности пшеницы. Такие севообороты с рапсом наиболее целесообразны для региона.