Влияние предшественников, обработки почвы и удобрений на урожайность и биохимические показатели качест ва зерна озимой и яровой пшениц ы в лесостепи заволжья
на правах рукописи
САЛТЫКОВА ОЛЬГА ЛЕОНИДОВНА
Влияние предшественников, обработки почвы и удобрений на урожайность и биохимические показатели качества зерна озимой и яровой пшеницы в лесостепи Заволжья
06.01.01 – общее земледелие
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Кинель – 2008
Работа выполнена на кафедре земледелия и в научно-исследовательской лаборатории биохимии при кафедре химии и биохимии в ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»
Научный руководитель:
Доктор биологических наук,
профессор Бакаева Наталья Павловна
Официальные оппоненты:
Доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Рабочев Геннадий Иванович,
ФГОУ ВПО «Самарская государственная
сельскохозяйственная академия»
Кандидат сельскохозяйственных наук,
доцент Вандышев Иван Александрович,
ФГОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия»
Ведущая организация:
ГНУ Ульяновский научно-исследовательский институт сельского хозяйства
Защита диссертации состоится «24» июля 2008 года в «1000» часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.058.01 при ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия».
Адрес: 446442, Самарская область, г. Кинель,
пгт. Усть-Кинельский, ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА»,
диссертационный совет.
Факс: 8-84663-46131
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия, с авторефератом – на сайте http://www.ssaa.ru/
Автореферат разослан и размещен на сайте«20» июня 2008 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор биологических наук, профессор В.Г. Каплин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Особое место в зерновом балансе Самарской области отводится ценнейшей продовольственной культуре – пшенице, высококачественное зерно которой находит самое широкое применение. Ценность ее состоит в том, что зерно отличается высоким содержанием белка и углеводов.
Основными приемами, позволяющими повысить урожайность и качество зерна пшеницы, являются размещение ее посевов по лучшим предшественникам, применение удобрений и рациональной обработки почвы и др.
В последнее время в условиях непомерно растущего диспаритета цен на основные средства производства (техника, удобрения, ГСМ, средства защиты) и продукцию растениеводства, а также необходимостью сохранения природы, главным путем выживания сельхозтовара производителей является освоение низкозатратных технологий в адаптивно-ландшафтных системах земледелия (Кирюшин В.И., 1993, 1996; Казаков Г.И., Немцев Н.С., Якунин А.И., 2006).
Влияние отдельных элементов низкозатратных технологий на урожай и качество зерна изучено не достаточно. Особенно важно выявить изменение содержания белка, его фракционного состава, крахмала, активности протео- и амилолитических ферментов. Это явилось основанием для проведения исследований о влиянии разных предшественников, обработки почвы и удобрений на урожайность и биохимические показатели качества зерна озимой и яровой пшеницы.
Цель исследований. Выявление эффективных предшественников, систем основной обработки почвы и удобрений, повышающих урожайность, и биохимические показатели качества зерна озимой и яровой пшеницы в лесостепи Заволжья.
Задачи исследований.
- Выявить изменения урожайности озимой и яровой пшеницы в зависимости от предшественников, удобрений и основной обработки почвы.
- Определить содержание белка и его фракционный состав, а также суммарную активность протеаз в зерне озимой и яровой пшеницы в зависимости от вида пара, основной обработки почвы и удобрений.
- Определить содержание крахмала и активность амилолитических ферментов в зерне озимой и яровой пшеницы в зависимости от предшественников, удобрений и основной обработки почвы.
- Изучить обеспеченность посевов озимой и яровой пшеницы нитратным азотом в разных звеньях севооборота в зависимости от основной обработки почвы и удобрений.
- Дать экономическую, эколого-экономическую и энергетическую оценку возделывания озимой и яровой пшеницы в зависимости от предшественника, основной обработки почвы и удобрений.
Научная новизна исследований. Применительно к условиям лесостепи Заволжья проведены комплексные исследования по изучению влияния разных предшественников, систем обработки почвы и удобрений на содержание белка и его фракционный состав, крахмал, активность амилолитических и протеолитических ферментов в зерне озимой и яровой пшеницы. Дана экономическая, эколого-экономическая и энергетическая оценка возделывания озимой и яровой пшеницы в зависимости от предшественника, основной обработки почвы и удобрений. Впервые рассчитана эффективность затрат энергии на формирование белка в зерне озимой и яровой пшеницы.
Основные положения, выносимые на защиту.
- Размещение озимой пшеницы по чистому пару, при его вспашке на 25-27 см, и рыхление на 10-12 см, а также внесение удобрений обеспечивают наибольшее содержание общего белка и его высокомолекулярных фракций, повышение активности амилолитических ферментов зерна по сравнению с сидеральным и занятым парами и «нулевой» обработкой почвы.
- Размещение яровой пшеницы в звене севооборота с чистым паром, при вспашке под нее на 20-22 см и внесение удобрений способствуют увеличению содержания белка в зерне, улучшению его фракционного состава, повышению активности амилолитических ферментов по сравнению с звеном сидерального пара, безотвальным рыхлением и «нулевой» обработкой почвы.
- Чистый пар и вспашка под него на 25-27 см и рыхление почвы на 10-12 см с внесением удобрений способствуют снижению содержания крахмала (как следствие повышения содержания белка), активности протеолитических ферментов зерна озимой пшеницы и последующей за ней яровой пшеницы по сравнению с сидеральным и занятым парами и «нулевой» обработкой почвы.
- Возделывание озимой и яровой пшеницы в звене с чистым паром без осенней механической обработки почвы и применение удобрений являются экономически, эколого-экономически и энергетически более эффективными приемами по сравнению с традиционной технологией.
Практическая ценность работы. Выявлены изменения биохимических показателей: содержания белка, крахмала, активности амилолитических и протеолитических ферментов в зерне озимой и яровой пшеницы в зависимости от предшественника, основной обработки почвы и удобрений. Это дает возможность выбрать наиболее рациональные приемы возделывания для получения качественного зерна при переходе на ресурсосберегающие технологии.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались: на Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых Приволжского федерального округа «Молодые ученые в решении региональных проблем АПК» (Самара, 2004 г.); на II Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы сельскохозяйственной науки и образования» (Самара, 2005 г.); на III Международной научно-практической конференции «Аграрная наука – сельскому хозяйству» (Самара, 2006 г.); на IV Международной научно-практической конференции «Аграрная наука – сельскому хозяйству» (Самара, 2007 г.); на заседаниях кафедры химии и биохимии Самарской ГСХА (2004...2007 гг.).
По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях – 2.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 139 страницах компьютерной верстки и состоит из введения, 5-ти глав, выводов. В работе содержится 20 таблиц, 11 рисунков и приложение. Библиографический список литературы включает 251 наименование, в том числе 8 на иностранном языке.
Условия и методика исследований
Условия проведения опытов. Работа проводилась в условиях лесостепи Заволжья в 2004-2007 гг. на опытном поле кафедры земледелия и НИЛ биохимии при кафедре химии и биохимии Самарской ГСХА.
Метеорологические условия в годы проведения исследований были контрастными.
Вегетационный период 2003-2004 года характеризовался повышенным температурным режимом и обилием осадков – в 1,1-1,3 раза выше многолетней нормы. Погодные условия 2004-2005 сельскохозяйственного года характеризовались повышенным температурным режимом и недостатком осадков, меньше нормы в 6,4 раза. 2005-2006 сельскохозяйственные годы характеризовались несколько повышенным температурным режимом и обильными дождями. Погодные условия 2007 года с относительной влажностью воздуха на 30,3% выше среднемноголетней нормы, способствовали повышению урожая, но отрицательно влияли на биохимические качества зерна пшеницы.
Почва опытного участка – чернозем типичный среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый с реакцией среды (рH) близкой к нейтральной и средним содержанием гумуса.
Методика исследований и схема полевого опыта. Объектом исследований служило зерно районированных сортов озимой пшеницы Малахит и яровой мягкой пшеницы Кинельская 59.
В звеньях севооборотов 1. чистый пар – озимая пшеница – яровая пшеница; 2. пар занятый (горох) - озимая пшеница; 3. пар сидеральный (горох с овсом) - озимая пшеница – яровая пшеница применяли следующие системы основной обработки почвы:
1. Лущение на 6-8 см, вспашка на глубину 25-27 см под пары и на 20-22 см под яровую пшеницу.
2. Лущение на 6-8 см, рыхление на глубину 10-12 см под пары и под яровую пшеницу.
3. Без осенней механической обработки - «нулевая» обработка.
Весенне-летняя обработка чистого пара состояла из послойно-поверхностных обработок лаповым культиватором вначале на 10-12 см, а затем по мере отрастания сорняков на 8-10 и перед посевом озимой пшеницы на 6-8 см.
Весной под пар занятый горохом и пар сидеральный (горох с овсом) на вспашке и рыхлении проводили боронование, предпосевную культивацию на 6-8 см и посев сеялкой АУП-18, а на «нулевой» обработке – прямой посев сеялкой Primera DMC 601.
После уборки гороха на вариантах, где была осенняя вспашка, и рыхление, проводилось дискование и предпосевная культивация на глубину заделки семян, а в сидеральном пару проводилась заделка в почву сидеральной массы на глубину 8-10 см путем двукратной обработки дисковой бороной. По занятому и по сидеральному парам для посева применяли сеялку АУП-18. На варианте с «нулевой» обработкой почвы после уборки гороха проводили прямой посев сеялкой Primera DMC 601.
Посевы обрабатывались гербицидами: озимой пшеницы в фазу выхода в трубку - Ластик в концентрации 0,45 л/га, яровой пшеницы в фазу кущения – Пума супер в концентрации 0,8 л/га.
На посевах озимой пшеницы изучали следующие дозы и сроки проведения азотных подкормок: 1. без применения удобрений (контроль); 2. прикорневая подкормка азотом (N30) весной в фазу кущения растений; 3. прикорневая подкормка азотом (N30) в фазу кущения + некорневая подкормка (N30) под налив зерна.
На посевах яровой пшеницы были варианты без применения удобрений (контроль) и применение удобрений до посева N60P60K60.
Площадь делянок – 1200 м2. Повторность опытов трехкратная.
Опыты сопровождались исследованиями в трехкратной повторности.
- Объемную массу почвы определяли с помощью режущих цилиндров (Кауричев И.С., 1970; 1980). Пробы почвы отбирались перед посевом и уборкой урожая на глубину 30 см через каждые 10 см.
- Влажность почвы определялась термостатно-весовым методом, перед посевом и уборкой урожая в метровом слое через каждые 10 см.
- Пробы на содержание NO3 в почве отбирались в фазу кущения, налива зерна и перед уборкой на глубину 0-30 см через 10 см. Нитратный азот определялся колориметрическим методом с дисульфофеноловой кислотой.
- Учет урожая проводили путем сплошной уборки делянок комбайном. Урожай приводили к 14 %-ной влажности и базисным кондициям по содержанию сорной примеси.
- Отбор растений для проведения биохимических исследований проводился согласно методу отбора средних проб (А.И. Ермаков, 1987). Анализируемое зерно размалывалось на лабораторной мельнице марки «LM-3 100».
- Выделение отдельных белковых фракций зерна пшеницы проводилось по методу, описанному Х.Н. Починком (1976), который основан на неодинаковой растворимости белков в различных растворителях.
- Определение содержания белка проводили микроопределением по Биурету, колориметрическим методом, на приборе КФК-2 (Г.А. Кочетов, 1971).
- Определение крахмала проводили по реакции крахмального комплекса с йодом в кислой среде, колориметрическим методом по Х.Н. Починку (1976).
- Ферментативную активность протеаз определяли по методу Н.Н. Третьякова (1990).
- Определение активности амилолитических ферментов определяли с помощью метода, предложенного Б.П. Плешковым (1985).
- Математическая обработка урожайных данных проведена дисперсионным методом (Доспехов Б.А., 1985).
- Расчет экономической эффективности проводился по технологическим картам и нормативным затратам в ВЦ Самарской ГСХА.
- Эколого-экономическая и энергетическая оценка возделывания озимой и яровой пшеницы проводилась в соответствии с методикой по энергетической оценке севооборотов, технологий выращивания культур (Рабочев Г.И. и др., 2005).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Влияние Вида паров, удобрений и основной обработки почвы на ее плодородие, урожайность и биохимические показатели качества зерна озимой пшеницы
Влажность почвы. Влажность почвы за годы исследований в период начала вегетации озимой пшеницы и перед ее уборкой была значительно выше в чистом пару по сравнению с занятым и сидеральным.
Способы основной обработки почвы и применение удобрений существенного влияния на влажность почвы не оказали.
В период начала вегетации озимой пшеницы, на всех вариантах опыта влажность была значительно выше, чем перед уборкой культуры и составила по чистому пару 28,0…33,5%, по занятому – 23,0…32,7 и по сидеральному - 27,3...28,3%. К сроку уборки озимой пшеницы влажность почвы снижалась по всем вариантам основной обработки почвы и была в пределах 14-18%.
Плотность сложения почвы. За годы исследований под посевами озимой пшеницы плотность сложения почвы в пахотном слое не зависела от обработки парового поля, а изменялась, прежде всего, в зависимости от увлажнения почвы. Однако в 2007 году перед уборкой на делянках с «нулевой» обработкой почвы чистого и сидерального пара отмечалось незначительное увеличение показателей плотности почвы оно составляло 1,18 и 1,14 г/см3 соответственно.
Таким образом, способы основной обработки паровых предшественников и внесение удобрений не оказали существенного влияния на ее плотность и не выходили за пределы оптимальных значений для озимой пшеницы.
Содержание нитратного азота в почве. За годы исследований наибольшее содержание нитратов в почве отмечалось по чистому пару по сравнению с занятым и сидеральным парами. На вариантах со вспашкой на 25-27 см и рыхлением почвы на 10-12 см изучаемый показатель был выше по сравнению с «нулевой» обработкой почвы, что обусловлено более рыхлым строением пахотного слоя и перемешиванием пожнивных и корневых остатков, а, следовательно, созданием условий для усиления минерализационных процессов. Снижение содержания нитратов при «нулевой» обработке почвы, вероятнее всего объясняется иммобилизацией азота при разложении соломы и других растительных остатков, ухудшением аэрации почвы. Подобное положение отмечается и другими авторами (Чуданов И.А., Васильев В.П., 1986; Казаков Г.И., 1997; Куликова А.Х., 1997 и др.).
Азотные подкормки в дозе 30 кг/га д.в. способствовали увеличению количества нитратов в почве в 1,5 раза по сравнению с вариантами без внесения удобрений.
Урожайность зерна озимой пшеницы. В среднем за годы исследований урожайность озимой пшеницы по чистому пару по сравнению с занятым и сидеральным парами была выше на 0,75 т/га и на 0,16 т/га, соответственно (табл. 1).
Таблица 1
Урожайность зерна озимой пшеницы в зависимости от предшественника, основной обработки почвы и удобрений, т/га
| Варианты опыта | Годы исследований | Среднее | |||||
| Предшественник (фактор А) | Обработка почвы (фактор В) | Удобрения (фактор С) | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | |
| Чистый пар | Вспашка на 25-27 см | Без удобр. | 3,31 | 1,64 | 1,86 | 2,67 | 2,37 |
| N30 | 3,55 | 1,96 | 2,08 | 2,61 | 2,55 | ||
| N30+N30 | 3,52 | 2,10 | 2,14 | - | 2,59 | ||
| Безотвальное рыхление на 10-12 см | Без удобр. | 3,35 | 1,32 | 1,74 | 2,54 | 2,24 | |
| N30 | 3,56 | 1,54 | 2,01 | 2,62 | 2,43 | ||
| N30+N30 | 3,64 | 1,74 | 2,11 | - | 2,50 | ||
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | 3,50 | 1,78 | 2,12 | 2,49 | 2,47 | |
| N30 | 3,70 | 2,14 | 2,29 | 2,66 | 2,70 | ||
| N30+N30 | 3,61 | 2,34 | 2,42 | - | 2,79 | ||
| Занятый пар | Вспашка на 25-27 см | Без удобр. | 1,44 | 1,19 | 1,81 | - | 1,48 |
| N30 | 1,59 | 1,43 | 2,12 | - | 1,71 | ||
| N30+N30 | 1,64 | 1,59 | 2,34 | - | 1,86 | ||
| Безотвальное рыхление на 10-12 см | Без удобр. | 1,44 | 1,08 | 1,76 | - | 1,43 | |
| N30 | 1,56 | 1,34 | 1,95 | - | 1,62 | ||
| N30+N30 | 1,64 | 1,46 | 2,08 | - | 1,73 | ||
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | 1,98 | 1,45 | 2,09 | - | 1,84 | |
| N30 | 2,15 | 1,68 | 2,25 | - | 2,03 | ||
| N30+N30 | 2,56 | 1,82 | 2,36 | - | 2,25 | ||
| Сидеральный пар | Вспашка на 25-27 см | Без удобр. | - | 1,36 | 2,60 | 3,00 | 2,32 |
| N30 | - | 1,65 | 2,68 | 2,96 | 2,43 | ||
| N30+N30 | - | 1,80 | 2,86 | - | 2,33 | ||
| Безотвальное рыхление на 10-12 см | Без удобр. | - | 1,20 | 2,53 | 2,87 | 2,20 | |
| N30 | - | 1,47 | 2,71 | 2,97 | 2,38 | ||
| N30+N30 | - | 1,58 | 2,84 | - | 2,21 | ||
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | - | 1,56 | 2,61 | 2,89 | 2,35 | |
| N30 | - | 1,87 | 2,80 | 2,96 | 2,54 | ||
| N30+N30 | - | 2,03 | 2,88 | - | 2,46 | ||
| НСР 05 общая НСР 05 фактора А НСР 05 фактора В НСР 05 фактора С | 0,45 0,15 0,18 0,26 | 0,15 0,05 0,05 0,05 | 0,26 0,09 0,09 0,09 | 0,27 0,11 0,13 0,11 | |||
Наибольший урожай зерна озимой пшеницы по чистому пару 2,70…2,79 т/га, по занятому пару – 2,03…2,25 т/га и по сидеральному – 2,54…2,60 т/га, получен на вариантах без проведения осенней механической обработки почвы при применении прикорневой азотной подкормки в дозе 30 кг/га д.в. и двукратной азотной подкормки по 30 кг/га д.в. По вспашке на 25-27 см на фоне внесения азотных подкормок по чистому пару урожайность зерна озимой пшеницы была меньше в среднем на 5,56…7,17%, при рыхлении на 10-12 см меньше на 10,0…10,39%, чем при «нулевой» обработке почвы. В звене севооборота с занятым паром по вспашке на 25-27 см и при рыхлении на 10-12 см урожайность зерна озимой пшеницы, по сравнению с «нулевой» обработкой почвы, была меньше на 15,76…17,33 и 20,19…23,11% и составляла соответственно 1,71…1,86 и 1,62…1,73 т/га. По сидеральному пару урожайность по вспашке была меньше на 3,20…5,28%, при рыхлении – на 5,60…10,16% в отличие от варианта без осенней механической обработки почвы.
Биохимические показатели качества зерна озимой пшеницы.
Содержание белка. Исследования по накоплению общего белка в листьях озимой пшеницы были проведены в фазы кущения, выхода в трубку и колошения и составляли в среднем за годы исследований по всем вариантам опыта соответственно 1,76%, 3,96% и 5,62%.
Содержание белка в зерне озимой пшеницы в фазе молочной и восковой спелости при двукратном внесении азотных подкормок по вспашке и рыхлении почвы было выше на 9,0 и 15,4 %, чем при «нулевой» обработке.
В фазе полной спелости озимой пшеницы содержание белка в зерне в варианте по чистому пару было на 4,9 и 9,4% выше, чем по занятому и сидеральному парам (табл. 2). Наибольшее содержание белка по всем паровым предшественникам отмечалось в вариантах по вспашке на 25-27 см и рыхлении почвы на 10-12 см, и было на 2,0…5,6% выше, чем в варианте с «нулевой» обработкой. Двукратное внесение азотных подкормок увеличивало содержание белка в зерне пшеницы в среднем в варианте по чистому пару на 8,3%, по занятому – на 11,2%, по сидеральному – на 5,8% по сравнению с вариантами без внесения удобрений.
Фракционный состав белка определяли в период роста и развития растений озимой пшеницы с фазы кущения до колошения, а затем по фазам спелости зерна.
В фазе кущения озимой пшеницы на долю фракции альбуминов в листьях приходилось в среднем 2,29%, глобулинов – 0,68%, проламинов – 0,72%, глютелинов – 0,26%, и к фазе колошения их содержание увеличивалось в 1,5…2,5 раза.
В фазе молочной спелости зерна преобладающей фракцией являлась альбуминовая и была равна в среднем по всем предшественникам 2,7%. Двукратное применение азотных подкормок увеличивало содержание в зерне пшеницы фракций проламинов и глютелинов, наибольшее их содержание было в вариантах при вспашке и рыхлении почвы.
Таблица 2
Содержание белка в зерне озимой пшеницы в фазе полной спелости в зависимости от предшественника, основной обработки почвы и удобрений, %
| Обработка почвы | Удобрения | Годы исследований | Среднее | |||
| 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | |||
| Чистый пар | ||||||
| Вспашка на 25-27 см | Без удобр. | 13,36 | 13,78 | 11,80 | 12,03 | 12,74 |
| N30 | 13,75 | 13,90 | 12,68 | 14,26 | 13,65 | |
| N30+N30 | 14,20 | 14,59 | 12,96 | - | 13,92 | |
| Рыхление на 10-12 см | Без удобр. | 12,84 | 13,51 | 11,84 | 12,26 | 12,61 |
| N30 | 13,56 | 13,94 | 12,40 | 13,53 | 13,36 | |
| N30+N30 | 13,96 | 14,55 | 12,88 | - | 13,80 | |
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | 12,23 | 13,25 | 11,08 | 11,85 | 12,10 |
| N30 | 12,96 | 13,72 | 12,08 | 13,24 | 13,00 | |
| N30+N30 | 13,23 | 14,01 | 12,12 | - | 13,12 | |
| Занятый пар | ||||||
| Вспашка на 25-27 см | Без удобр. | 12,96 | 13,04 | 9,52 | - | 11,84 |
| N30 | 13,54 | 13,97 | 11,20 | - | 12,90 | |
| N30+N30 | 14,07 | 14,16 | 12,52 | - | 13,58 | |
| Рыхление на 10-12 см | Без удобр. | 12,82 | 13,16 | 9,76 | - | 11,91 |
| N30 | 13,25 | 13,46 | 11,12 | - | 12,61 | |
| N30+N30 | 13,51 | 13,98 | 11,92 | - | 13,14 | |
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | 12,05 | 12,85 | 9,12 | - | 11,34 |
| N30 | 12,78 | 13,20 | 10,90 | - | 12,29 | |
| N30+N30 | 13,18 | 13,64 | 11,52 | - | 12,78 | |
| Сидеральный пар | ||||||
| Вспашка на 25-27 см | Без удобр. | - | 13,36 | 9,68 | 12,32 | 11,79 |
| N30 | - | 13,61 | 9,76 | 13,95 | 12,44 | |
| N30+N30 | - | 14,12 | 10,86 | - | 12,49 | |
| Рыхление на 10-12 см | Без удобр. | - | 13,51 | 8,72 | 12,18 | 11,47 |
| N30 | - | 13,75 | 9,20 | 12,73 | 11,89 | |
| N30+N30 | - | 14,22 | 10,14 | - | 12,18 | |
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | - | 13,13 | 8,44 | 12,00 | 11,19 |
| N30 | - | 13,47 | 8,96 | 13,06 | 11,83 | |
| N30+N30 | - | 13,76 | 10,03 | - | 11,90 | |
В фазе восковой спелости зерна фракция альбуминов по всем изучаемым вариантам опыта снижалась, а фракция проламинов увеличивалась и составляла по чистому и занятому парам 4,29 и 5,20%, соответственно и оставалась высокой до полной спелости зерна. Наибольшее количество клейковинных белков в зерне пшеницы в фазе восковой и полной спелости, отмечалось при вспашке на 25-27 см и рыхлении почвы на 10-12 см при дробном внесении азотных подкормок.
Содержание крахмала. В среднем за годы исследований содержание крахмала в зерне озимой пшеницы составляло по чистому пару 65,1%, по занятому – 66,2%, а по сидеральному пару было на 2,0% выше (табл. 3). По чистому, занятому и сидеральному парам содержание крахмала в зерне пшеницы было наибольшим при «нулевой» обработке почвы на 3,0…5,0% по сравнению с вариантами со вспашкой на 25-27 см и рыхлением почвы на 10-12 см.
Внесение азотных подкормок по 30 кг/га д.в. снижало содержание крахмала в зерне озимой пшеницы по чистому пару на 5,6…8,2%, занятому – 4,0…6,9%, по сидеральному – 7,1…10,2%.
Таблица 3
Содержание крахмала в зерне озимой пшеницы в зависимости от предшественника, основной обработки почвы и удобрений, %
| Обработка почвы | Удобрения | Годы исследований | Среднее | |||
| 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | |||
| Чистый пар | ||||||
| Вспашка на 25-27 см | Без удобр. | 65,01 | 64,93 | 66,73 | 69,27 | 66,49 |
| N30 | 63,77 | 63,10 | 65,37 | 64,82 | 64,27 | |
| N30+N30 | 63,43 | 60,42 | 61,93 | - | 61,93 | |
| Рыхление на 10-12 см | Без удобр. | 65,94 | 65,82 | 66,42 | 69,19 | 66,84 |
| N30 | 64,90 | 63,00 | 65,98 | 64,59 | 64,62 | |
| N30+N30 | 63,75 | 60,16 | 60,17 | - | 61,36 | |
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | 66,52 | 66,90 | 69,38 | 74,25 | 69,26 |
| N30 | 65,88 | 64,52 | 66,81 | 64,97 | 65,55 | |
| N30+N30 | 65,30 | 64,68 | 66,17 | - | 65,38 | |
| Занятый пар | ||||||
| Вспашка на 25-27 см | Без удобр. | 66,92 | 66,86 | 67,25 | - | 67,01 |
| N30 | 64,14 | 62,72 | 65,98 | - | 64,28 | |
| N30+N30 | 64,08 | 61,04 | 62,00 | - | 62,37 | |
| Рыхление на 10-12 см | Без удобр. | 67,07 | 65,07 | 68,93 | - | 67,02 |
| N30 | 65,27 | 64,59 | 64,71 | - | 64,86 | |
| N30+N30 | 64,59 | 62,73 | 63,90 | - | 63,74 | |
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | 68,03 | 67,73 | 70,62 | - | 68,79 |
| N30 | 66,40 | 67,09 | 67,00 | - | 66,83 | |
| N30+N30 | 65,52 | 66,26 | 66,42 | - | 66,06 | |
| Сидеральный пар | ||||||
| Вспашка на 25-27 см | Без удобр. | - | 65,18 | 68,73 | 70,89 | 68,27 |
| N30 | - | 65,10 | 67,55 | 64,99 | 65,88 | |
| N30+N30 | - | 61,98 | 64,02 | - | 63,00 | |
| Рыхление на 10-12 см | Без удобр. | - | 65,34 | 69,14 | 70,74 | 68,41 |
| N30 | - | 62,76 | 64,80 | 65,23 | 64,26 | |
| N30+N30 | - | 60,04 | 62,88 | - | 61,46 | |
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | - | 66,15 | 72,95 | 75,03 | 71,38 |
| N30 | - | 66,00 | 68,07 | 66,07 | 66,71 | |
| N30+N30 | - | 65,32 | 67,30 | - | 66,31 | |
Протеолитическая активность ферментов. В варианте по чистому пару активность фермента протеазы в зерне пшеницы составляла 1,41…1,68 усл. ед., по занятому – 1,38…1,76 и сидеральному – 1,48…1,74 усл. ед. Максимальная величина активности протеаз в зерне пшеницы, как по чистому, так и по занятому и сидеральному парам была отмечена на варианте без осенней механической обработки почвы и была в 1,1 раза выше, чем по вспашке на 25-27 см и рыхлении почвы на 10-12 см., и в среднем по фактору «обработка почвы» составила 1,60 усл. ед.
При двукратном применении азотных подкормок в дозе 30 кг/га д.в. активность протеолитических ферментов составляла по чистому пару 1,34…1,53 усл. ед., по занятому – 1,38…1,57 и сидеральному – 1,48…1,60 усл. ед.
Амилолитическая активность ферментов. В среднем за годы исследований активность -амилазы в зерне озимой пшеницы по всем изучаемым вариантам опыта изменялась в пределах 19,94...25,15 мг/г гидролизованного крахмала. В варианте по чистому пару она была на 2,2…4,8% выше, чем в вариантах по занятому и сидеральному парам и составила в среднем – 23,0 мг/г. Активность -амилазы на вышеуказанных вариантах находилась в пределах 142,33...198,52 мг/г гидролизованного крахмала.
Суммарная активность амилолитических ферментов в зерне озимой пшеницы составляла по чистому пару 164,25…222,47, занятому – 163,31...209,86 и сидеральному – 165,40...210,51 мг/г. В среднем по фактору «предшественник» наиболее высокая активность изучаемого фермента в зерне пшеницы отмечена в варианте по чистому пару (185,10 мг/г) по сравнению с занятым и сидеральным. Она была при вспашке на 11,3 и 21,12 мг/г гидролизованного крахмала выше, чем при рыхлении почвы и «нулевой» обработке. В варианте по занятому и сидеральному парам максимальная величина суммарной активности амилолитических ферментов в зерне пшеницы также отмечена при вспашке и рыхлении почвы, что соответственно на 12,17 и 8,36 мг/г выше значений, чем при «нулевой» обработке почвы.
В среднем по фактору «удобрения» на фоне внесении азотных подкормок по 30 кг/га д.в. суммарная активность амилолитических ферментов в зерне озимой пшеницы была в 1,1…1,3 раза выше по сравнению с вариантами без внесения удобрений и составляла – 208,74 мг/г гидролизованного крахмала.
Влияние вида паров, удобрений и основной обработки почвы на ее плодородие, урожайность и биохимические показатели качества зерна
яровой пшеницы
Влажность почвы. В посевах яровой пшеницы за годы исследований существенных различий во влажности метрового слоя почвы весной не наблюдалось в зависимости от систем ее основной обработки. Она была в пределах 28-29%. К сроку уборки яровой пшеницы влажность на всех вариантах значительно снижалась и также не различалась по вариантам основной обработки почвы под пшеницу и была в пределах 21,9…22,6%.
Плотность сложения пахотного слоя почвы. В среднем за годы исследований в звеньях севооборота с чистым и сидеральным парами рыхление почвы на 10-12 см и «нулевая» обработка способствовали незначительному увеличению ее плотности в слое 0-30 см (на 0,03-0,05 г/см3), по сравнению со вспашкой.
Перед уборкой яровой пшеницы различия в плотности почвы в разных звеньях севооборота и между вариантами основной обработки почвы изменялись не значительно.
Содержание нитратного азота в почве в фазе кущения яровой пшеницы в среднем за годы исследований составляло по чистому пару -30,9 мг/кг почвы и было на 6,7% выше по сравнению с сидеральным паром. Наибольшее накопление нитратов в почве наблюдалось при вспашке на 20-22 см и составляло в среднем 33,69 мг/кг почвы, оно было несколько ниже при ее рыхлении на 10-12 см – 30,69 мг/кг и «нулевой» обработке – 25,19 мг/кг почвы. Применение N60P60K60 способствовало увеличению нитратов в почве в 1,6 и 1,9 раза по сравнению с вариантами без внесения удобрений. При этом наибольшее содержание нитратного азота отмечалось также в звене с чистым паром при вспашке на 20-22 см – 50,1 мг/кг почвы и несколько меньше в звене с сидеральным паром – 46,6 мг/кг почвы.
В период налива зерна содержание нитратов в слое почвы 0-30 см снижалось в 2,1…2,8 раза вследствие нарастания биомассы и потребления азота растениями. Внесение удобрений поддерживало содержание нитратов в почве в звене севооборота с чистым паром на уровне 15,73…20,27 мг/кг почвы, а в звене с сидеральным – 14,87…19,40 мг/кг почвы, что соответствовало средней степени обеспеченности.
Урожайность зерна. В среднем за годы исследований урожайность зерна яровой мягкой пшеницы в звене севооборота с чистым паром изменялась в пределах 1,34…1,60 т/га, а в звене с сидеральным – 1,37…1,47 т/га (табл.4). Наибольшая урожайность на уровне – 1,60 т/га была после озимой пшеницы по чистому пару, размещаемой по вспашке под нее на 20-22 см и рыхлении на 10-12 см при внесении удобрений. Без осенней механической обработки почвы на фоне внесения N60P60K60 в звене севооборота с чистым паром урожайность зерна яровой пшеницы была меньше в среднем на 3%, чем при вспашке на 20-22 см и рыхлении почвы на 10-12 см.
Биохимические показатели качества зерна яровой пшеницы.
Содержание белка в листьях яровой пшеницы в среднем за годы исследований составляло по всем вариантам опыта в фазе кущения 1,51...2,00%, в фазе выхода в трубку - 3,56…5,88%, в фазе колошения - 4,41...6,77%, а в зерне в фазе молочной спелости - 9,04...10,93%, и к фазе восковой спелости содержание белка в зерне увеличивалось в 1,4...1,5 раза. Наибольшее содержание отмечалось при внесении N60P60K60 по вспашке на 20-22 см и было на 0,61 и 0,75% выше, чем при рыхлении почвы на 10-12 см и «нулевой» обработке (табл. 5).
Таблица 4
Урожайность яровой пшеницы в зависимости от вида пара в звене севооборота, основной обработки почвы и удобрений, т/га
| Вид пара в звене севооборота | Обработка почвы | Удобрения | Годы исследований | Среднее | |||
| 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | ||||
| Чистый | Вспашка на 20-22 см | Без удобр. | 1,69 | 0,73 | 1,56 | 1,46 | 1,36 |
| N60P60K60 | 1,88 | 1,06 | 1,60 | 1,82 | 1,60 | ||
| Рыхление на 10-12 см | Без удобр. | 1,68 | 0,72 | 1,32 | 1,64 | 1,34 | |
| N60P60K60 | 2,15 | 0,91 | 1,36 | 2,05 | 1,60 | ||
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | 1,57 | 0,54 | 0,95 | 1,50 | 1,14 | |
| N60P60K60 | 2,10 | 0,81 | 1,51 | 1,79 | 1,55 | ||
| Сидеральный | Вспашка на 20-22 см | Без удобр. | - | 0,73 | 1,76 | 1,45 | 1,31 |
| N60P60K60 | - | 0,85 | 1,95 | 1,60 | 1,47 | ||
| Рыхление на 10-12 см | Без удобр. | - | 0,72 | 1,80 | 1,54 | 1,35 | |
| N60P60K60 | - | 0,72 | 1,90 | 1,58 | 1,40 | ||
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | - | 0,60 | 1,96 | 1,54 | 1,37 | |
| N60P60K60 | - | 0,83 | 2,01 | 1,52 | 1,45 | ||
| НСР 05 общая НСР 05 фактора А НСР 05 фактора В НСР 05 фактора С | 0,27 0,11 0,13 0,11 | 0,13 0,05 0,06 0,05 | 0,10 0,04 0,05 0,04 | 0,10 0,04 0,05 0,04 | - - - - | ||
Таблица 5
Содержания белка в зерне яровой пшеницы в фазе полной спелости в зависимости от вида пара в звене севооборота, основной обработки почвы и удобрений, %
| Обработка почвы | Удобрения | Годы исследований | Среднее | |||
| 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | |||
| В звене с чистым паром | ||||||
| Вспашка на 20-22 см | Без удобр. | 12,03 | 13,91 | 11,93 | 12,04 | 12,48 |
| N60P60K60 | 12,83 | 14,90 | 12,53 | 12,79 | 13,26 | |
| Рыхление на 10-12 см | Без удобр. | 11,25 | 13,26 | 11,40 | 11,82 | 11,93 |
| N60P60K60 | 12,05 | 13,91 | 12,10 | 12,57 | 12,66 | |
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | 11,10 | 13,10 | 11,28 | 11,68 | 11,79 |
| N60P60K60 | 11,91 | 13,73 | 11,96 | 12,14 | 12,44 | |
| В звене с сидеральным паром | ||||||
| Вспашка на 20-22 см | Без удобр. | - | 13,49 | 11,80 | 12,16 | 12,52 |
| N60P60K60 | - | 14,09 | 12,03 | 12,63 | 12,92 | |
| Рыхление на 10-12 см | Без удобр. | - | 12,87 | 11,16 | 11,34 | 11,79 |
| N60P60K60 | - | 13,44 | 11,60 | 12,27 | 12,44 | |
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | - | 12,57 | 10,77 | 11,79 | 11,71 |
| N60P60K60 | - | 13,29 | 11,37 | 12,21 | 12,29 | |
В фазе полной спелости в звеньях севооборота с чистым и сидеральным парами содержание белка в зерне пшеницы в варианте вспашки на 20-22 см составило 12,87 и 12,72% и было на 4,5…4,8% выше по сравнению с вариантом рыхления почвы на 10-12 см, и на 5,5…6,2% выше, чем в варианте без осенней механической обработки. Внесение N60P60K60 увеличивало содержание белка в зерне яровой пшеницы на 3,0…5,9%.
Фракционный состав белка. За годы исследований в фазе кущения, выхода в трубку и колошения доля фракции альбуминов в листьях яровой мягкой пшеницы была выше по сравнению с фракциями глобулинов, проламинов и глютелинов. Внесение удобрений способствовало увеличению фракций белка в 1,1…1,7 раза по сравнению неудобренным вариантом.
В фазе молочной спелости отмечалось наибольшее накопление в зерне пшеницы фракции проламинов. Оно было выше на 2,4 и 3,7% при внесении N60P60K60 по вспашке, чем при рыхлении почвы и «нулевой» обработке. Содержание фракции глютелинов в зерне пшеницы в фазе молочной спелости по всем изучаемым звеньям севооборота, системы удобрений и способам обработки почвы и варьировало в пределах 1,60...2,55%.
К фазе полной спелости содержание фракции проламинов в зерне пшеницы увеличивалось в среднем по всем вариантам опыта в 1,4 раза. В звене севооборота с чистым паром количество проламинов в зерне составляло 5,47…6,02%, а в звене с сидеральным паром – 5,06...5,63%. Наиболее высокое содержание фракции проламинов отмечалось в звене севооборота с чистым паром на фоне внесения N60P60K60 при вспашке и составляло (6,02%), а содержание фракции глютелинов составило 4,47%. Доля фракции альбуминов в зерне яровой мягкой пшеницы снижалась в 1,3...1,7 раза.
Содержание крахмала в зерне яровой пшеницы за годы исследований составляло в звене севооборота с чистым паром – 66,62%, а с сидеральным – 65,91% (табл. 6). В звене севооборота с чистым паром наибольшее содержание крахмала в зерне пшеницы отмечалось при «нулевой» обработке почвы – 67,89%, несколько ниже при рыхлении почвы – 66,76% и по вспашке - 63,65%. Применение N60P60K60 увеличивало содержание крахмала в зерне яровой пшеницы на 4,0…5,7% по сравнению с вариантами без внесения удобрений.
В звене севооборота с сидеральным паром содержание крахмала в зерне также было в варианте без осенней механической обработки почвы выше на 2,8…5,0% по сравнению со вспашкой и рыхлением почвы.
Протеолитическая активность ферментов в зерне яровой пшеницы в звене севооборота с чистым паром находилась в пределах 1,38…1,69 усл. ед., а в звене с сидеральным - 1,44...1,74 усл. ед.
В звене севооборота с чистым паром активность протеаз в зерне пшеницы при «нулевой» обработке почвы была на 14,5% выше, чем по вспашке и на 4,8%выше, чем при рыхлении. На вариантах с применением удобрений активность протеолитических ферментов в зерне пшеницы снижалась на 3,5…9,15% по сравнению с вариантами без внесения удобрений.
В звене севооборота с сидеральным паром активность протеолитических ферментов в зерне была наибольшей при «нулевой» обработке почвы – 1,70 усл. ед., несколько ниже при рыхлении почвы – 1,60 усл. ед. и по вспашке – 1,49 усл. ед. На фоне без внесения удобрений активность протеаз в зерне составляла 1,54…1,74 усл. ед. и была на 2,5…6,5% выше, чем на удобренном фоне.
Таблица 6
Содержание крахмала в зерне яровой пшеницы в зависимости от вида пара в звене севооборота, основной обработки почвы и удобрений, %
| Обработка почвы | Удобрения | Годы исследований | Среднее | |||
| 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | |||
| В звене с чистым паром | ||||||
| Вспашка на 20-22 см | Без удобр. | 69,32 | 63,90 | 66,98 | 67,24 | 65,51 |
| N60P60K60 | 63,51 | 60,70 | 61,90 | 61,03 | 61,79 | |
| Рыхление на 10-12 см | Без удобр. | 70,30 | 65,82 | 67,97 | 68,32 | 68,10 |
| N60P60K60 | 66,50 | 63,56 | 66,57 | 65,03 | 65,42 | |
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | 71,24 | 68,29 | 69,05 | 68,59 | 69,29 |
| N60P60K60 | 68,33 | 64,20 | 67,81 | 65,62 | 66,49 | |
| В звене с сидеральным паром | ||||||
| Вспашка на 20-22 см | Без удобр. | - | 65,83 | 67,68 | 66,98 | 66,83 |
| N60P60K60 | - | 63,51 | 61,15 | 60,56 | 61,74 | |
| Рыхление на 10-12 см | Без удобр. | - | 67,71 | 68,92 | 67,87 | 68,16 |
| N60P60K60 | - | 64,32 | 63,84 | 62,00 | 63,39 | |
| «Нулевая» обработка | Без удобр. | - | 69,20 | 70,74 | 68,45 | 69,46 |
| N60P60K60 | - | 65,03 | 67,53 | 65,00 | 65,85 | |
Амилолитическая активность ферментов. В звене севооборота с чистым паром активность -амилазы в зерне яровой пшеницы находилась в пределах 19,52...24,43, а с сидеральным – 19,50...23,17 мг/г гидролизованного крахмала, а активность -амилазы составляла соответственно 171,25 и 163,75 мг/г гидролизованного крахмала.
Суммарная активность амилаз в зерне пшеницы в звене севооборота с чистым паром была на 3,3% выше, чем по сидеральному пару и составляла в среднем – 193,02 мг/г гидролизованного крахмала.
В звене севооборота с чистым паром активность амилаз в зерне яровой пшеницы при вспашке и рыхлении почвы составляла 204,12…205,83 мг/г, и была на 4,6% выше, чем на варианте без осенней механической обработки почвы. Применение удобрений увеличивало активность амилолитических ферментов в зерне пшеницы в среднем на 8,4…9,5% по сравнению с вариантами без внесения удобрений.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ, ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОЗИМОЙ И ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРЕДШЕСТВЕННИКА, ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И УДОБРЕНИЙ
Экономическая эффективность. В среднем за годы исследований сумма производственных затрат по чистому пару была меньше, чем по занятому и сидеральному парам. При возделывании озимой пшеницы по чистому, занятому и сидеральному парам максимальные производственные затраты были отмечены при вспашке на 25-27 см, а минимальные в варианте без осенней механической обработки почвы.
Применение на посевах азотных подкормок способствовало увеличению урожайности зерна озимой пшеницы. В результате чего, возрастала стоимость основной продукции. При возделывании озимой пшеницы по чистому пару с проведением азотной подкормки стоимость зерна с 1 га была на 7,0…8,5, а при двукратном применении подкормки – на 8,5…11,5% выше, чем без них. Такая же закономерность наблюдалась в занятом и сидеральном пару. Наименьшая себестоимость 1 т зерна озимой пшеницы, как по чистому, так и по занятому и сидеральному парам отмечена при «нулевой» обработке почвы с применением азотных подкормок.
Максимальный чистый доход и рентабельность были получены на вариантах без осенней механической обработки почвы с двукратным проведением азотных подкормок.
При возделывании яровой пшеницы в звеньях севооборотов с чистым и сидеральным парами максимальные производственные затраты наблюдались на варианте со вспашкой на 20…22 см, а минимальные – при «нулевой» обработке почвы.
Внесение минеральных удобрений также способствовало увеличению урожайности зерна яровой пшеницы. В результате чего возрастала стоимость основной продукции. Так, в звене севооборота с чистым паром на 15,02…26,4% по сравнению с вариантами без внесения удобрений, а в звене с сидеральным паром – на 3,6…10,9% соответственно. Наименьшая себестоимость 1 т зерна яровой пшеницы как в звене севооборота с чистым паром, так и с занятым отмечена в варианте без осенней механической обработки почвы. Наибольший чистый доход с 1 га был получен в варианте без осенней механической обработки почвы при внесении N60P60K60. В звене севооборота с чистым паром он составил 2,96 тыс. руб., а в звене севооборота с сидеральным паром – 2,86 тыс. руб.
Эколого-экономическая эффективность. В оценке системы агромелиоративных мероприятий прослеживается противоречие между высоким экономическим эффектом, полученным расчетным путем, и ухудшением такого важного экологического параметра, как содержание гумуса.
Проведенные расчеты показывают, что при возделывании озимой пшеницы по чистому и занятому парам по всем обработкам почвы и уровням внесения удобрений был отрицательный баланс гумуса, а по сидеральному пару положительный. При положительном балансе гумуса нет необходимости вносить органические удобрения, компенсирующие потери гумуса почвой.
В связи с этим эколого-экономическая оценка возделывания озимой пшеницы показала, что производственные затраты с учетом стоимости на восстановление почвенного плодородия составляли по чистому пару 7,04…8,57 тыс. руб./га, а по занятому пару 9,28…11,03 тыс. руб./га. Максимальный условно чистый доход был получен как по чистому пару, так и по занятому на варианте без осенней механической обработки почвы при двукратном внесении азотных подкормок. При этом уровень совокупной рентабельности по чистому пару составил 66,79%, а по занятому пару – 46,74%, что в 1,3…2,4 раза меньше по сравнению с экономической оценкой. Эколого-экономическая эффективность возделывания озимой пшеницы по сидеральному пару адекватна экономической, так как не требует вложения дополнительных средств на восстановление почвенного плодородия, и рентабельность на вышеуказанных вариантах равна 32,89%.
При возделывании яровой пшеницы производственные затраты с учетом стоимости на восстановление почвенного плодородия с 1 га составили в звене севооборота с чистым паром 3,86…5,64 тыс. руб., а в звене севооборота с сидеральным паром 4,48…4,97 тыс. руб. Условный чистый доход был на 13,7…22,0% выше при «нулевой» обработке почвы на фоне внесения удобрений, чем по вспашке на 20-22 см и рыхления почвы на 10-12 см. Уровень совокупной рентабельности на данных вариантах составил в звене севооборота с чистым паром – 40,16%, а в звене с сидеральным паром - 45,76% и был также в 1,2…2,4 раза меньше по сравнению с экономической эффективностью.
Энергетическая эффективность. Расчеты энергетической эффективности возделывания озимой пшеницы показали, что количество энергии в урожае по чистому пару было в 1,0…1,6 раза выше, чем по занятому и сидеральному парам. Накопление энергии в белке зерна озимой пшеницы по чистому пару составило 3,76…4,85, по занятому - 2,26…3,83 и сидеральному – 3,37…4,21 МДж/га. Максимальное содержание энергии в урожае и белке зерна озимой пшеницы, как по чистому, так и по занятому и сидеральному пару было отмечено на вариантах без осеней механической обработки почвы с двукратным применением азотных подкормок. Наибольший чистый энергетический доход, и наименьшая энергетическая себестоимость были получены также на вышеуказанных вариантах.
Наибольшие затраты антропогенной энергии как по чистому, так и по занятому и сидеральному парам отмечены по вспашке на 25-27 см, а наименьшие в варианте без осенней механической обработки почвы. Проведение азотных подкормок увеличивало затраты антропогенной энергии по чистому пару по сравнению с вариантами без внесения удобрений на 12,4…16,3%, по занятому – 12,4…14,99%, по сидеральному – 14,4…17,5%.
Максимальный коэффициент энергетической эффективности в урожае и наименьший коэффициент энергоемкости в белке зерна озимой пшеницы по чистому, занятому и сидеральному парам получены на вариантах без осенней механической обработки почвы (2,21 и 3,56, 1,41 и 5,88, 1,83 и 4,70). В среднем звенья севооборота с занятым и сидеральным парами имели низкий коэффициент энергетической эффективности (1,16 и 1,73 соответственно), а затраты антропогенной энергии были выше на 14,9 и 8,6% по сравнению с чистым паром.
При возделывании яровой пшеницы наибольший коэффициент энергетической эффективности в урожае и наименьший коэффициент энергоемкости в белке зерна в звеньях севооборота с чистым и сидеральным парами также был получен при «нулевой» обработке почвы (1,23 и 6,5, 1,18 и 7,14).
ВЫВОДЫ
Проведенные четырехлетние исследования позволяют сделать следующие выводы.
- Чистый пар по сравнению с занятым и сидеральным способствовал значительно большему сохранению почвенной влаги к срокам посева озимой пшеницы. Существенного изменения во влажности почвы в зависимости от вариантов обработки и внесения удобрений в посевах озимой и яровой пшеницы не отмечалось.
Плотность сложения пахотного слоя почвы в звеньях севооборота при различных обработках и внесении удобрений существенно не различалась и была в пределах оптимальных значений для озимой и яровой пшеницы.
- В среднем за годы исследований установлено, что чистый пар, применение удобрений, вспашка и рыхление способствовали увеличению содержания нитратного азота в пахотном слое почвы под посевами озимой и яровой пшеницы по сравнению с занятым и сидеральным парами и «нулевой» обработкой почвы на 16,5…26,0%.
- Наибольшее влияние на величину урожая зерна озимой и яровой пшеницы оказали виды паров и удобрения и меньше повлияли способы обработки почвы. Чистый и сидеральный пары по сравнению с занятым способствовали увеличению урожайности озимой пшеницы за годы исследований в среднем на 27,4%. Урожайность яровой пшеницы по чистому пару была на 3% выше по сравнению с сидеральным. Применение удобрений повышало урожайность озимой пшеницы на 11,3%, а яровой - 14,0%.
4. Содержание белка в зерне озимой пшеницы по чистому пару в среднем было 13,14%, что выше по сравнению с занятым паром на 5,3% и сидеральным на 9,4%. Азотные подкормки способствовали увеличению количества белка в зерне пшеницы по чистому пару в среднем на 9,0%, занятому на 12,5% и по сидеральному - на 6,0%. Вспашка и рыхление почвы способствовали увеличению содержания белка в зерне озимой пшеницы на 4,0…6,3% по сравнению с вариантом без осенней механической обработки.
Содержание белка в зерне яровой пшеницы в звеньях севооборота с чистым и сидеральным парами было выше на 5…6% при вспашке, чем при рыхлении почвы и «нулевой» обработке, а внесение удобрений увеличивало содержание белка в зерне на 3,2…5,8%.
5. В период роста и развития озимой и яровой пшеницы с фазы кущения и до созревания преобладающей фракцией в листьях были альбумины, а в фазе восковой спелости в зерне преобладала доля клейковинных высокомолекулярных фракций - проламинов и глютелинов. Вспашка и рыхление в звеньях севооборотов с чистым, занятым и сидеральным парами способствовали увеличению доли клейковинных фракций в зерне пшеницы на 3,0…15,0% по сравнению с «нулевой» обработкой. Удобрения повышали содержание проламинов и глютелинов в среднем от 9,0% до 16,3% по всем изученным вариантам.
6. Размещение озимой и яровой пшеницы в звеньях севооборотов с занятым и сидеральным парами, применение «нулевой» обработки почвы сопровождалось повышением содержания крахмала в зерне на 2,0…5,0% по сравнению с чистым паром и вспашкой, а при внесении удобрений на всех вариантах отмечалось уменьшение крахмала в зерне пшеницы на 2,0…3,6% по сравнению с контролем.
7. Наибольшая активность амилолитических ферментов в зерне озимой и яровой пшеницы отмечалась в звене севооборота с чистым паром при вспашке и рыхлении и была в пределах 204,12…222,47 мг/г. Внесение удобрений способствовало увеличению активности амилаз в зерне озимой и яровой пшеницы соответственно в среднем на 33,9 и 18,1 мг/г гидролизованного крахмала.
Активность протеаз в зерне озимой и яровой пшеницы была ниже в среднем на 4,7…8,1% в звене севооборота с чистым паром при вспашке и рыхлении по сравнению с «нулевой» обработкой почвы. Удобрения снижали активность протеаз в зерне на 4,7…12,0%.
8. Экономически, эколого-экономически и энергетически более выгодным оказалось возделывание озимой и яровой пшеницы в звене севооборота с чистым паром, а также яровой пшеницы в звене с сидеральным паром без осенней механической обработки почвы с применением на посевах озимой пшеницы двукратных азотных подкормок, а на посевах яровой пшеницы с предпосевным внесением N60P60K60.
9. Совокупность и динамика показателей урожайности, плотности, влажности и нитратного азота почвы, содержания белка и его фракционного состава, крахмала, активности протеолитических и амилолитических ферментов и оценка эффективности возделывания озимой и яровой пшеницы в севооборотах с чистым, занятым и сидеральным парами, при вспашке, рыхлении и без осенней механической обработки при различных уровнях минерального питания, свидетельствуют, что в лесостепи Заволжья при использовании высокоэффективных гербицидов возможно применение ресурсосберегающих технологий, отвечающих требованиям получения урожая с заданным качеством.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. Для получения стабильных урожаев хорошего качества в условиях лесостепи Заволжья на уровне 2,5…3,0 т/га для озимой пшеницы и 2,0…2,5 т/га для яровой пшеницы необходимо их размещать в звене севооборота с чистым паром со вспашкой на 25-27 см (20-22 см), а при использовании высокоэффективных гербицидов применять «нулевую» обработку почвы. Это позволит сократить производственные затраты на 1 га при возделывании озимой и яровой пшеницы в 1,1…1,3 раза по сравнению со вспашкой, в том числе затраты на ГСМ – в 2,3…2,6 раза, себестоимость 1 т зерна – в 1,1…1,2 раза, затраты труда на 1 га – в 1,36…1,62 раза и увеличить рентабельность в 1,45 и 1,25 раза.
2. При возделывании озимой пшеницы, как по чистому, так и по занятому и сидеральному парам для повышения урожайности и качества зерна при всех способах обработки почвы целесообразно проводить прикорневую подкормку азотом в дозе 30 кг/га д.в. в фазу кущения и некорневую подкормку в дозе 30 кг/га д.в. в фазу начала молочной спелости зерна, а для яровой пшеницы применение N60P60K60.
3. Для получения урожая заданного качества зерна высокобелкового направления и с высокой амилолитической активностью, необходимо возделывать озимую и яровую пшеницу в условиях лесостепи Заволжья в звене севооборота с чистым паром по вспашке с применением удобрений; урожай с высоким содержанием крахмала, возможно, получить в звене севооборота с сидеральным паром с «нулевой» обработкой почвы.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
1. Салтыкова О.Л. Изменение общего и фракционного содержания белка зерна пшеницы при его созревании в зависимости от способа обработки почвы / О.Л. Салтыкова // Молодые ученые в решении региональных проблем АПК: Сборник научных трудов Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых Приволжского федерального округа. – Самара, 2005. – С. 141-144.
2. Бакаева Н.П., Салтыкова О.Л. Изменения содержания белка и его фракционного состава при хранении зерна яровой мягкой и озимой пшеницы в зависимости от способов обработки почвы / Н.П. Бакаева, О.Л. Салтыкова // Актуальные проблемы сельскохозяйственной науки и образования: Сборник научных трудов II Международной научно-практической конференции. - Самара, 2005. – С. 78-85.
3. Салтыкова О.Л., Бакаева Н.П. Динамика содержания белка и крахмала зерна пшеницы при его формировании / О.Л. Салтыкова, Н.П. Бакаева // Актуальные проблемы современной науки: Труды 1-го Международного форума (6-й Международной конференции молодых ученых и студентов). Естественные науки. - Самара, 2005. – Ч. 23-26. – С. 76-78.
4. Салтыкова О.Л. Биохимические показатели качества зерна яровой пшеницы при его созревании в зависимости от систем обработки почвы и уровней минерального питания / О.Л. Салтыкова // Инновации молодых учёных - развитию АПК России: Сборник материалов научно-практической конференции. - Великие Луки, 2006. Ч. 1. – С. 76-80.
5. Бакаева Н.П., Салтыкова О.Л. Биохимические показатели качества зерна озимой и яровой мягкой пшеницы в зависимости от предшественников и систем обработки почвы / Н.П. Бакаева, О.Л. Салтыкова // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии: Сборник научных трудов. - Самара, 2006. - Выпуск 4. – С. 123-125.
6. Бакаева Н.П., Салтыкова О.Л. Влияние элементов ресурсосберегающих технологий на биохимические показатели качества зерна яровой пшеницы / Н.П. Бакаева, О.Л. Салтыкова // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии: Сборник научных трудов. - Самара, 2007. - Выпуск 4. – С. 57-59.
7. Бакаева Н.П., Салтыкова О.Л. Протеазно-амилазный комплекс зерна озимой пшеницы при различных агротехнических приемах / Н.П. Бакаева, О.Л. Салтыкова // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии: Сборник научных трудов. - Самара, 2007. - Выпуск 4. – С. 61-63.
8. Бакаева Н.П., Салтыкова О.Л. Влияние предшественников, способов основной обработки почвы и удобрений на урожайность и биохимические показатели качества зерна озимой и яровой пшеницы в условиях лесостепи Среднего Поволжья / Н.П. Бакаева, О.Л. Салтыкова // Успехи современного естествознания, 2007. - №12. – С. 19-23.
9. Бакаева Н.П., Салтыкова О.Л. Влияние элементов ресурсосберегающих технологий на биохимические показатели качества зерна озимой пшеницы / Н.П. Бакаева, О.Л. Салтыкова // Агро XXI, 2007. - №7. – С. 25-26.
ЛР № 020444 от 10.03.98 г.
Подписано в печать 18.06.2008 г.
Формат 60х84 1/16
Бумага офсетная
Усл. печ. л. 1.0
Заказ № 1155 Тираж 100 экз.
Ризограф СГСХА
446442 п. Усть-Кинельский, ул. Учебная 1
