|
УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК
Інститут ефіроолійних і лікарських рослин
Грицай Олександр Дмитрович
УДК 633.11:631.559+631.53.04+631.84
СТРОК СІВБИ, НОРМА ВИСІВУ ТА СИСТЕМА ЗАСТОСУВАННЯ АЗОТНИХ ДОБРИВ ПРИ ВИРОЩУВАННІ ТВЕРДОЇ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ
В СТЕПОВОМУ КРИМУ
Спеціальність 06.01.09 – рослинництво
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Сімферополь 1999
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Кримському державному аграрному університеті Міністерства АПК України.
Науковий керівник - доктор сільськогосподарських наук, професор Ніколаєв Євген Володимирович, проректор з науково-дослідної роботи Кримського державного аграрного університету.
Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук Гармашов Віктор Миколайович, професор кафедри рослинництва Одеського сільськогосподарського інституту;
кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Покрищенко Володимир Миколайович, завідувач сектором агротехніки інституту ефіроолійних і лікарських рослин.
Провідна установа: Херсонський державний аграрний університетМіністерства АПК України, кафедра рослинництва.
Захист дисертації відбудеться “28” травня 1999 року в 10 годин на засіданні спеціалізованої вченої ради К52.353.01 в Інституті ефіроолійних і лікарських рослин, за адресою: 333620, Крим, м. Сімферополь, вул. Київська 150.
З дисертацією можна ознайомитись в науковій бібліотеці Інституту ефіроолійних і лікарських рослин: Сімферополь, вул. Київська, 150.
Автореферат розісланий “24” квітня 1999 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради,
кандидат сільськогосподарських наук Тімашова Л.О.
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Нині переважна частина підприємств України, які виготовляють макаронні вироби та крупи з пшениці, вимушена працювати переважно на малопридатній для цього сировині – зерні м’якої пшениці. Головною причиною такого становища є недостатній об’єм вирощування в державі зерна твердої пшениці, яке є незамінним для виготовлення високоякісної вермішелі, макаронів та пшеничних круп, таких як манна, “Полтавська” і “Артек”.
В Україні виведені високопродуктивні сорти твердої пшениці, які щодо врожайності можна порівняти з кращими сортами м’якої пшениці, а за технологічними якостями зерна вони не поступаються перед ярою твердою пшеницею. До цього в південній частині України грунтово-кліматичні зони сприятливи для їх вирощування. Так, в Криму при дотриманні раціональної структури посівних площ тверда озима пшениця може займати до 80 тис. га. Це б дозволило зробити істотний внесок в підвищення конкурентноздатності виробів вітчизняної макаронної і круп’яної промисловості, а також зменшити імпорт зерна та готової продукції.
Одним із чинників, що стримують розширення посівів твердої озимої пшениці в Криму, є недостатня розробленність зональної агротехніки її вирощування. Це не дозволяє ефективно використати як потенціал районованих сортів цієї культури, так і природні ресурси регіону.
В умовах Криму критичними ланками технології вирощування твердої озимої пшениці є агротехнічних заходів (строк сівби х норма висіву) та система використання азотних добрив. Специфіка клімату степової зони Криму при вирощуванні твердої озимої пшениці не дозволяє ефективно застосовувати рекомендації, які були розроблені в умовах інших зон України.
Отже, пошук шляхів оптимізації основних агротехнічних заходів вирощування високоякісного зерна твердої озимої пшениці в Криму набуває особливої актуальності для сучасної агрономічної науки і практики.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводились згідно з темою 6.3.1.2 “Розробка основних елементів адаптивної технології вирощування твердої озимої пшениці”, яка являється складовою частиною перспективного плану науково-дослідних робіт Кримського державного аграрного університету (держреєстрація №01.87.0001860) і державного проекту “Зерно”.
Мета дисертації – розробка для неполівних умов Криму оптимальних параметрів основних агротехнічних заходів вирощування твердої озимої пшениці (строку сівби, норми висіву, норми та режиму внесення азотних добрив), які б дозволили якомога повніше реалізувати потенціал цієї культури і використати кліматичні ресурси регіону для одержання високих урожаїв зерна високої якості.
Для досягнення поставленої мети необхідно було розв’язати наступні задачі: вивчити комплексний вплив строку сівби та норми висіву на забур’яненість посіву твердої пшениці, виживання та густоту стояння її рослин; визначити характер залежності елементів продуктивності та урожайності зерна від густоти посіву і строку висіву; встановити оптимальні сполучення строків сівби та норм висіву; виявити комплексну дію цих агротехнічних заходів на основні технологічні показники якості зерна; вивчити вплив норми і строку внесення азотних добрив на врожайність та якість зерна твердої озимої пшениці; встановити і економічно обгрунтувати оптимальну та ресурсозберігаючу норму внесення азотних туків.
Наукова новизна. Вперше в умовах степової зони Криму встановлено комплексний вплив строку сівби та норми висіву твердої озимої пшениці на забур’яненість посівів, елементи структури врожайності, величину та якість урожаю. Були уточнені параметри агротехнічних заходів комплексу “строк сівби х норма висіву”, визначені оптимальні значення норми висіву при відхиленнях строку сівби від оптимальної дати, вперше виділені чотири групи сполучення рівнів цих факторів: оптимальний, субоптимальний, зниженої та низької врожайності. Вперше кількісно описана залежність масового вмісту клейковини від рівня сформованої урожайності та екологічного ефекту строку сівби.
Уточнена дія норми та режиму внесення азотних добрив на врожайність і основні технологічні показники якості зерна твердої пшениці, визначено оптимальний режим застосування азотних туків, розраховані оптимальна та ресурсозберігаюча норми внесення азоту під тверду озиму пшеницю, яка вирощується по зайнятому пару.
Практичне значення результатів роботи полягає в тому, що вони дозволяють: визначати оптимальні співвідношення строків сівби та норм висіву, адекватно корегувати норму висіву при відхиленні строку сівби від оптимуму; раціонально застосовувати азотні добрива, корегуючи їх оптимальну дозу відповідно до умов ринку; прогнозувати найбільш вірогідні наслідки вимушених відхилень строку сівби, норми висіву та норми внесення азоту від їх оптимальних параметрів для прийняття раціональних технологічних рішень.
Результати роботи впроваджені в КСП Совєтського і Сакського районів Криму на площі 2100 га з річним економічним ефектом 329 тис. грн.
Особистий внесок здобувача полягає в вивченні наукових публікацій, формулюванні цілей і задач досліджень, виконанні експериментальних робіт, аналізі й узагальненні отриманих результатів, впровадженні розробок в виробництво, написанні наукових звітів, статей і дисертації.
Апробація роботи. Основні положення дисертації були викладені і отримали позитивну оцінку на щорічних (з 1995 по 1997) наукових і науково-практичних конференціях Кримського СГІ.
Публікація результатів досліджень. За матеріалами дисертації опубліковано 3 статті і одна теза доповідей.
Обсяг і структура роботи. Дисертація (129 сторінок основного машинописного тексту) складається з вступу, п’яти розділів, висновків, рекомендацій виробництву, 17 додатків, переліку посилань на літературні джерела (259 назв, з них 6 – на іноземних мовах). Кількість таблиць – 34, рисунків – 19.
Зміст дисертації
Програма, методика та умови проведення досліджень. Для реалізації мети і завдань досліджень в 1993…1996 роках в КСП “Восход” Совєтського району автономної республіки Крим були проведені два двохфакторні польові досліди з попереднику пар, зайнятий озимою віко-пшеничною сумішшю на зелений корм. Об’єкт досліджень – тверда озима пшениця районованого в Криму сорту Парус.
В першому польовому досліді вивчалась комплексна дія строку сівби і норми висіву на забур’яненість посіву, елементи структури врожаю і якість зерна. Строк сівби (фактор С) поданий датами 25.09; 5.10; 15.10; 25.10. Норма висіву (Н) складала 2,5; 4,0; 5,5; 7,0 млн/га схожого насіння. Повна факторіальна схема досліду складається із 16 варіантів.
В другому польовому досліді вивчався вплив норми та режиму внесення азотних туків на врожайність та якість зерна. Варіанти фактору норми азотних добрив (N) були подані чотирма прогресивно зростаючими градаціями: 0; 40; 100 та 180 кг/га д.р. Режим внесення азотних добрив (фактор Т) вивчався в трьох градаціях, які характеризують співвідношення між дозами азоту, що вносяться до сівби та в ранньовесняне підживлення: Т0 – (100% до сівби); Т1 – (50% до сівби + 50% в підживлення); Т2 – (100% в підживлення). Повна факторіальна схема досліду скадається з 12 варіантів, серед яких тричі продубльований абсолютний контроль: N0T0, N0T1, N0T2.
Схеми обох експериментів орієнтовані на регресивний аналіз. Вони призначені для створення інформаційної бази з обсягом, достатнім для обгрунтованої оптимізації агротехнічних заходів, що вивчаються.
Досліди закладали методом рендомізованих повторень в 3-х і 4-х повторностях відповідно. Площа дослідних ділянок становила 63...78м2, облікових – 50..52 м2. Урожай збирали окремо на кожній ділянці суцільним способом комбайном “Нива”. Результати приводили до базисної вологості та 100% чистоти. Фосфати вносили під основний обробіток грунту в нормах Р30…Р50 в залежності від забезпеченості рухомими формами цього елементу. Калійні добрива не використовували через високу забезпеченість грунту калієм (34…40 мг на 100 г). Вміст азоту нітратів грунту перед сівбою та перед поновленням весняної вегетації визначали за методом Грандваль-Ляжу в зразках, відібраних попарно, з 20 см інтервалом до глибини 1 м. Забур`яненість посівів пшениці враховували методом зважування (Воробьев Н.Е. и др., 1985).
Відбір рослин в полі, їх підготовку до аналізів, вивчення елементів структури врожаю здійснювали за відомими, апробованими методиками (Блохін Н.І., 1968; Майсурян Н.А., 1970). Якість зерна визначали за методиками стандартів групи С-19 та Наукової ради з якості зерна ВАСХНІЛ (Методи оцінки технологічної якості зерна, 1971).
Результати дослідів оцінювали за методами дисперсійного і кореляційно-регресивного аналізів (Доспехов Б.А., Перегудов В.А.,1978 1977; Литтл Т., Хиллз Ф., 1981) з використаням персональних ЕОМ Правець 8М і ІВМ РС АТ.
Грунтовий покрив під польовими дослідами – чорнозем південний міцелярно-карбонатний слабогумусований є типовим для степової частини Криму.
Клімат зони досліджень степовий атлантико-континентальний, помірно теплий з середньою температурою найбільш теплого місяця +22оС та короткою, біля 70 днів, досить теплою зимою – середня температура +1,5оС. Тривалість відлиг з поновленням вегетації озимих протягом двох зимових місяців становить дві-три декади. Гідротермічний коефіцієнт характеризує умови зволоження як посушливі (ГТК = 0,7). Особливо сухим, критичним є період сівби та одержання сходів твердої озимої пшениці.
В період досліджень річні суми опадів наближалися до середньої багаторічної норми, але їх розподіл за сезонами року мав суттєву різницю. Найбільш несприятливою для одержання і виживання сходів твердої пшениці була осінь 1993 р., коли на фоні осінньої посухи в другій декаді листопада почалося похолодання з морозами до – 250С, що зумовило низький врожай в 1994 р.
Вплив комплексу агротехнічних заходів (строк сівби х норма висіву) на продуктивність посіву та якість зерна твердої озимої пшениці
Результати двохфакторного дисперсійного аналізу забур’яненості посівів в період колосіння-цвітіння пшениці (табл. 1) підтверджують можливість і необхідність використання фітоценотичних заходів боротьби з бур’янами при вирощуванні цієї культури.
Таблиця 1
Надземна фітомаса бур’янів у посіві твердої озимої
пшениці, г/м2 (1994…1997р.р.)
Для всього досліду: НІР05 ( ) = 7,9
Районований сорт Парус має достатньо високу конкурентну здатність у відношенні до однорічних бур’янів, типових для степу Криму. В дослідах переважали мак дикий та біфора промениста, сумарна частка яких була 88…94% від загальної маси бур’янів, решту складали Кучерявець Софії – 3…8% та невелика кількість інших, переважно малолітніх видів.
Для забезпечення необхідного ефекту придушення бур’янів – зниження їх біомаси на 90…94%, норма висіву твердої озимої пшениці не повинна бути нижча 5,5 млн/га схожого насіння, а час сівби – не раніше першої декади жовтня.
Строк сівби та норма висіву мають визначальне значення для формування густости стояння рослин твердої озимої пшениці (табл. 2).
Таблиця 2
Густота стояння рослин твердої озимої пшениці (шт/м2) в залежності від строку сівби і норми висіву (1994…1996 рр.)
Для всього досліду: НІР05=64 шт./м2
Підвищення норми висіву далеко не завжди може компенсувати відхилення строку сівби від оптимуму. Особливо це стосується ранніх строків. Саме при посіві наприкінці вересня відмічається катастрофічно низьке загальне виживання рослин пшениці, обумовлене несприятливими умовами для появи і виживання сходів – низькою вологістю грунту на фоні високих температур, втратою рослинами зимостійкості та пошкодженням їх шкідниками. З точки зору формування максимальної густости стояння рослин найбільш сприятливими є порівняно пізні строки сівби – на протязі другої декади жовтня (рис. 1). Але вони не погоджуються з динамікою індивідуальної продуктивності рослин твердої озимої пшениці.
Отже, оптимальним строком сівби являється вузький інтервал, в якому найкраще поєднується достатньо високе загальне виживання і густота стояння рослин з їх допустимою продуктивністю.
густота стояння рослин (Р, шт/м2) – ––––––––
біологічна урожайність (БУ, г/м2) – – – – – –
продуктивність рослин (ПР, г) – - - - - - - -
Рис. 1 Залежність густости стояння рослин (Р), їх продуктивності (ПР)та біологічної врожайності (БВ) твердої озимої пшениці від строків (С) сівби (1994…1996 рр.)
Комплексну дію строку сівби і норми висіву на врожайність сорта Парус у варіантах досліду за три роки описує рівняння регресії:
У=4,681 С – 0,254 С2+0,0034 С3+2,08(СН)05+ 0,271 І – 31,6, (1)
де У –урожайність зерна, ц/га;
С – строк сівби, число днів від 20.09;
Н – норма висіву, млн/га насіння;
І – індекс умов вегетаційного періоду, %.
Графічне відображення даної залежності подано у вигляді “рельєфу” врожайності на координатній сітці вивчаємих факторів (рис. 2).
25.09 1.10 5.10 10.10 15.10 20.10 25.10
Дата
Рис. 2 Урожайність твердої озимої пшениці Парус (У) в залежності від комплексної дії строку сівби (С) та норми висіву (Н)
Виходячи з роздільної здатності експерименту та практичних міркувань, ми виділили чотири категорії сполучення рівнів строку сівби та норми висіву.
Оптимальну, яка відповідає зоні максимальної врожайності (100...94%). Обмежені розміри і форма цієї області підтверджують значну залежність об’єкту досліджень від строку сівби та норми висіву і вказують на їх взаємообумовленість. Значення ведучого фактору – строку сівби визначає оптимальну величину норми висіву.
Субоптимальну, яка відповідає зоні урожайності 94…88% від максимальної в досліді. Така врожайність може зформуватись як при сівбі в оптимальні строки зниженими (до 4,2 млн/га) нормами висіву, так і при виході строку сівби за межі оптимального – до 29.09 в ранній бік і 13.10 – в пізній.
На практиці субоптимальні параметри строку сівби та норми висіву можуть застосовуватись у випадку неможливості провести сівбу в стислі оптимальні інтервали, або при необхідності прискореного розмноження дефіцитного посівного матеріалу.
Зона зниженої врожайності (88…75% від максимальної) характеризується суттєвими відхиленнями факторів, що вивчаються , від своїх оптимумів. Вона зосереджена в інтервалі строків сівби від 27 вересня до
28 жовтня. За цими межами знаходиться четверта область – зона низької врожайності.
Таким чином, дії строку сівби і норми висіву взаємопов’язані і взаємообумовлені, але провідна роль належить строку сівби, оптимальна дата якого припадає на середину першої декади жовтня. Мінімальна норма висіву, достатня для формування максимальної врожайності при сівбі в середині оптимальних (4…6 жовтня) строків, складає 5,5…5,6 млн/га насіння. Не дивлячись на те, що підвищення норми висіву далеко не завжди може компенсувати відхилення строку сівби від оптимуму, застосування високих норм (7 млн/га) дозволяє розширити інтервал оптимальних строків сівби до межі 1…10 жовтня.
Дана модель дозволяє не тільки виявляти оптимальні сполучення рівнів факторів, що вивчаються, але і прогнозувати вірогідні наслідки вимушеного виходу за їх межі.
Аналіз матеріалів досліджень показав суттєву дію комплексу (строк сівби х норма висіву) не тільки на врожайність, але й на технологічні показники якості зерна, хоча на них цей вплив відбився слабкіше в 4…40 разів.
Встановлено, що СН-варіанти найбільш сильно подіяли на вміст клейковини та білку в зерні (всього в 3…5 разів слабкіше, ніж на врожайність). Реакція пружності клейковини та натури зерна були ще в чотири-п’ять разів, а скловидності – в вісім разів слабкішою.
Амплітуда вмісту клейковини в варіантах досліду складає майже 7%, що перекриває інтервал між обмежувальними нормами трьох сусідніх товарних класів зерна. При цьому вплив строку сівби та норми висіву на врожайність і вміст клейковини виявився протилежним, майже дзеркально симетричним (табл 3).
Таблиця 3
Урожайність і масова частка клейковини в залежності від строків сівби
та норми висіву (1994…1996 рр.)
Для всього досліду: НІР05 = 3,4ц/га НІР05 = 1,75%
В зв’язку з цим була висунута гіпотеза про те, що строк сівби і норма висіву впливають на масову частку клейковини в зерні в основному через “ростове розбавлення” азоту в урожаї. Проведений кореляційно-регресивний аналіз матеріалів досліджень показав, що, крім ефекту “ростового розбавлення” азоту, на вміст клейковини значуще впливає екологічний ефект строку сівби, який сприяє підвищенню її концентрації під час сівби в пізні дати:
КЛ = 3,286 С0,5 – 0,2855 С – 0,2968 U + 0,286 І (2)
де КЛ – вміст клейковини, %;
С – строк сівби, число днів від 20.09;
U – урожайність зерна, ц/га;
І – скорегований індекс умов вегетаційного періоду.
Графічне відображення дії вивчаємих факторів подане на рис. 3.
Рис. 3 Вміст клейковини в залежності від строку сівби (С) і рівня урожайності (У), 1994...1996 рр.
Оптимізація строку сівби і норми висіву з метою одержання максимальної врожайності обов’язково призводить до зниження масової частки клейковини в зерні внаслідок “ростового розбавлення” азоту. Але це негативне явище не повинно перешкоджувати формуванню високопродуктивних посівів, оскільки воно витримується тільки в умовах фіксованої норми внесення азоту. Природно, що для реалізації потенційних можливостей високопродуктивних посівів необхідні більш високі норми внесення азотних добрив, вони повинні не обмежувати величину врожаю і, крім того, компенсувати ефект “ростового розбавлення” азоту.
Проведення сівби в більш пізні строки привело до вірогідного ослаблення клейковинного гелю (табл. 4), але за абсолютною величиною цей ефект був незначним і не мав економічних наслідків.
Таблиця 4
Технологічні показники якості зерна твердої озимої пшениці
в залежності від строку сівби та норми висіву (1994…1996 рр.)
На масову долю білка в зерні комплекс (строк сівби х норма висіву) вплинув в цілому так, як і на вміст сирої клейковини. Це підтверджується тісним корелятивним зв’язком (R=0,92) цих показників якості зерна:
КЛ = 2,846 БЛ – 11,50, (3)
де КЛ – масова доля клейковини, %;
БЛ –масова доля білка (сирого протеїну), %.
Коливання натури в варіантах комплексу “строк сівби х норма висіву” були порівняно невеликими і не мали економічних наслідків в зв’язку з її високим середнім рівнем. При цьому максимальне значення натури припадає якраз на ті варіанти досліду, в яких зформувалась найвища врожайність.
В роки досліджень відмічено практично індиферентне відношення скловидності зерна до норми висіву та незначне підвищення цього показника якості. за більш пізніх строків сівби.
Вплив норм і режимів внесення азотних добрив на врожайність і якість зерна твердої озимої пшениці
Тверда озима пшениця позитивно відреагувала на внесення азоту (табл. 5). Зростаючі норми азотних добрив обумовили закономірне підвищення врожайності зерна. Проте кожне наступне прирощення норми азоту призводило до послідовного зменшення прибавок урожаю. При нормах більше N вони ставали зовсім незначними. Серед вивчених режимів застосування азоту найгірші результати були одержані при його одноразовому допосівному внесенні. Два інших варіанти застосування азотних туків – роздрібне та одноразове в ранньовесняне підживлення були практично рівнозначними. З них перевагу слід віддати останньому через зниження витрат в порівнянні з варіантом роздрібненого внесення добрив.
Таблиця 5
Урожайність твердої озимої пшениці в залежності від норми азотних добрив та режиму їх внесення, ц/га (за даними 1994…1996 рр.)
Підвищення норми азота суттєво збільшило вміст клейковини в зерні. При цьому більш ефективними виявились пізні строки внесення азотних добрив (табл. 6). Якість клейковини не виходила за межі норм другої групи “задовільна слабка”.
Характер дії норми азоту і режиму його внесення на вміст сирого протеїну в зерні в цілому відповідав їх впливу на масову частку клейковини. Подібним же чином ці фактори вплинули і на скловидність. В разі роздрібного або ранньовесняного внесення високих доз азоту (більше N100) натура зерна знижувалася на 6...7 г.
Цільове використання зерна твердої озимої пшениці обумовлює підвищені вимоги до його якості, серед показників якого в першому мінімумі, як правило, знаходиться масова частка клейковини. Її залежність від норми азоту (рис. 4) описує модель:
КЛ = 0,081 N + 0,35 N0,5 – 0,003 NI + 1,249 І – 9,0 , (4)
де КЛ – масова частка клейковини, %;
N – норма внесення азоту, кг/га д.р.;
І – індекс умов року, %.
Таблиця 6
Технологічні показники якості зерна твердої озимої пшениці
в залежності від норми азотних добрив та режиму їх внесення
Мінімальною нормою внесення азоту, яка навіть в несприятливих для накопичення клейковини умовах вегетації дозволяє одержувати зерно з прийнятним вмістом клейковини – не гірше вимог до третього товарного класу, є 60 кг/га. В сприятливих умовах така норма достатня для формування зерна з кількістю клейковини в межах норми другого товарного класу. Однак, за узагальненими даними, для цього необхідно вносити не менше 90 кг/га д.р. азотних добрив.
1 – несприятливий для накопичення клейковини рік; 2 – сприятливий рік; 3 – узагальнені дані за три роки.
Рис. 4 Динаміка масової частки клейковини в зерні озимої пшениці в залежності від норми внесення азоту за різних умов вегетації
Залежність урожайності зерна від норми азоту при оптимальних режимах його внесення описує рівняння регресії:
У = 11,8 + 0,89 (NІ)0,5 – 4,33 N05 – 0,002 N1,5 + 0,51 І , (5)
де: У – урожайність зерна, ц/га;
N – норма внесення азоту, кг/га д.р.;
І – індекс умов року (середня врожайність в досліді), ц/га.
Воно покладено в основу розрахунку оптимальної норми добрив, яка забезпечує максимум економічної ефективності. При визначенні оптимальної норми добрив прирощення затрат доцільно продовжувати до такого значення, коли прибуток від внесення “останньої надмірної частки”, або маргінальної дози, азотних добрив та маргінальних витрат їх внесення зрівняються. Графічне рішення цієї задачі подано на рис.5.
| 
