«Николайченко Наталия Викторовна ФОРМИРОВАНИЕ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ НА ЧЕРНОЗЕМНЫХ И КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ПОВОЛЖЬЯ 06.01.01 – Общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание ...»

С увеличением ширины междурядий процент созревших корзинок уменьшается. Так, на вариантах с одинаковой нормой высева – 100 тыс.шт/га на обычном рядовом посеве (15 см) этот показатель составляет 81 %, а на широкорядном ( см) – 60 %, что на 21 % меньше по сравнению с обычным рядовым посевом.

Таблица 4.16 – Влияние способов посева и норм высева на дружность созревания семян расторопши пятнистой, среднее за 2000-2003 гг.

Обыч- рядный, 60 см В наших многолетних исследованиях не выявлено заметного влияния нормы высева и способов посева на содержание белка и масла (таблица 4.17). Однако установлено ухудшение качественных показателей с повышением нормы высева. Так, максимальное содержание растительного масла в семенах расторопши было отмечено у растений обычного рядового способа посева с нормой высева 100 тыс. шт./га и составило 30,8 %, содержание белка – 22,8 %, а с повышением нормы высева до 700 тыс. на 1 га эти показатели снижались до 29,8 и 22,1 соответственно. Эта закономерность наблюдается по всем способам посева.

Нами оценивались также посевные качества убранных семян (таблица 4.18).

Как показывают результаты исследований, при выращивании расторопши обычным рядовым способом семянки имели более высокие посевные кондиции:

лабораторную всхожесть (80-86 %) и энергию прорастания (90-94 %) по сравнению с рядовым (30 см) (энергия прорастания 81-84 % и лабораторная всхожесть 72-75 %) и широкорядным (60 см) способами посева (энергия прорастания 76-80 % и лабораторная всхожесть 70-72 %).

Таблица 4.17 – Изменение химического состава семян расторопши пятнистой в зависимости от нормы высева и способа посева, среднее за 2000-2003 гг.

Обычный рядовой, Рядовой с Таблица 4.18 – Влияние нормы высева и способов посева на энергию прорастания и лабораторную всхожесть, % (среднее 2000-2003 гг.) Обычный рядовой, Широкорядный, Это позволяет сделать вывод, что семена расторопши, выращенные при обычном рядовом способе посева, в результате дружного созревания обладают более высокими посевными качествами и тем самым обеспечивается более полная реализация биологического потенциала культуры – повышение урожайности, а также биохимических, технологических и посевных качеств семянок.

4.5 Влияние нормы высева и способов посева на засоренность Нами и другими исследователями уже отмечалось, что возделывание расторопши пятнистой связано с определенными трудностями именно из-за сильной засоренности посевов, поскольку она обладает медленными темпами роста в начале вегетации.

Кроме того, вопрос видового состава и уровня засоренности расторопши пятнистой предыдущими исследователями уточнен не был, поэтому приводим результаты наших исследований по изменению характера засоренности посевов расторопши в зависимости от густоты стеблестоя и способов посева в различные по влагообеспеченности годы (таблица 4.19). Высокий уровень засоренности от 16 до 102 шт./м2 сорняков наблюдался во все годы, а минимальная засоренность наблюдалась в засушливые годы с жарким и сухим летом – 5-6 шт./м2.

На продолжительность безопасного периода произрастания расторопши пятнистой с сорняками (10-15 дней) влияют не только количественный, но и качественный состав сорняков. Сорняки доминирующего типа, в особенности многолетние корневищные и корнеотпрысковые (осот, пырей, ныть и др.) особенно в сочетании с острозасушливыми явлениями ускоряют процессы подавления культуры; однолетние и многолетние сорняки, равномерно развивающиеся в посевах, напротив, замедляют.

Таблица 4.19 – Изменение засоренности посевов расторопши в фазу формирования розетки в зависимости от способов посева и норм высева, среднее за 2000гг.

Ширина Норма Острозасушли- Средневлажные Влагообеспе- Среднее рядий, тыс. число масса число масса число масса число масса см шт./га сорня- сорня- сорня- сорня- сорня- сорня- сорня- сорняков, ков, г/м2 ков, ков, г/м2 ков, ков, г/м2 ков, ков, г/м Посевы были в основном засорены малолетними сорняками: щирицей обыкновенной – 35-45 %; просом куриным – 12-15 %; яруткой полевой – 10-12 %; марью белой – 8-10 % и т.д. Многолетние сорняки были представлены в подавляющем большинстве корнеотпрысковыми видами – осот полевой – 3,5-4, %, бодяк полевой – 2-3 %, вьюнок полевой – 1,5 %.

Способы посева и нормы высева оказали влияние и на уровень засоренности посевов расторопши пятнистой.

Минимальный уровень засоренности наблюдается на обычном рядовом посеве с максимальной нормой высева 700 тыс. всхожих семян на 1 га и составил в среднем за 2000-2003 гг. 10,5 шт./м2, а их масса – 214 г/м2, что на 83 % меньше по сравнению с максимальным количеством сорняков при широкорядном посеве ( см) норме высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га, где этот показатель достиг 62, шт./м2 и 365,6 г/м2.

К моменту уборки расторопши пятнистой плодоносящих и цветущих сорняков оказалось незначительное количество. Они были представлены в основном единичными экземплярами осота полевого, вьюнка полевого, щирицы обыкновенной, при этом основная масса сорняков была угнетена расторопшей пятнистой.

Таким образом, на рост и развитие культурных растений, а также засоренность посевов, влияют особенности погодных условий, а также многие факторы окружающей среды и агротехники. Густота стеблестоя культурного компонента является важным фактором повышения ее конкурентоспособности и с ее повышением засоренность снижается как по фазам вегетации, так и в конце вегетационного периода (таблица 4.20).

Таблица 4.20 – Влияние густоты стояния растений и способов посева на засоренность посевов расторопши пятнистой по фазам вегетации,среднее за 2000-2003 гг.

* (в числителе – численность (шт./м2), в знаменателе – доля сорного компонента фитоценоза, %) В среднем по опыту густота стояния растений от всходов до полной спелости убывала незначительно – на 4-6 %, а численность сорных компонентов снижалась от 28-14 до 20-7 %. Численное превышение расторопши пятнистой в фитоценозе варьировало в пределах 35-45 %.

Наибольшей засоренности, как правило, соответствовала наименьшая густота стояния растений расторопши пятнистой. При оптимальной густоте стояния растений засоренность снижалась, и показатели сухой массы сорного компонента и численности сорняков значительно уступали по отношению к соответствующим показателям культуры.

Изучение способов посева и нормы высева расторопши пятнистой проводилось на опытном участке колхоза «Михайловское» Марксовского района в условиях ограниченной влагообеспеченности в сухостепной зоне Саратовского Заволжья на темно-каштановых почвах. В этих условиях оптимальным оказался обычный рядовой посев с нормой высева 400 тысяч всхожих семян на гектар. Такое сочетание нормы высева и способа посева обеспечило получение максимальной урожайности семян – 0,90 т/га, что выше на 0,10 т/га или на 12 % по сравнению с рядовым способом посева (30 см) и норме высева 100 тысяч семян на 1 га (таблица 4.21).

Низкий урожай получен на широкорядном способе посева (60 см) с нормой высева 200 тыс. штук на га – 0,41 т/га, что на 0,15 т ниже по сравнению с нормой высева 100 тыс. семян на га, обеспечившую получение 0,56 т семян с гектара.

Таким образом, максимальная урожайность семян получена на сплошном обычном рядовом посеве с нормой высева 400 тыс. семян на гектар, как повышение, так и понижение нормы высева приводило к уменьшению урожайности семян на данном способе посева. Несколько ниже (на 12 %) была урожайность на рядовом посеве (30 см) и норме высева 200 тыс. семян на гектар, самым худшим оказался широкорядный посев (60 см), так как урожайность семян на этом способе посева и норме высева 100 тыс. семян на га составила 0,56 т/га, что ниже на 0,34 и 0,20 т/га по сравнению с обычным рядовым (15 см) и рядовым (30 см) способами посева соответственно.

Однако на засоренных участках и в засушливые годы при широкорядном способе посева (60 см) обеспечивается ежегодная стабильная урожайность и его следует применять при возделывании расторопши пятнистой в этих условиях.

Таблица 4.21 – Урожайность и качество семян расторопши пятнистой в зависимости от нормы высева и способов посева на темнокаштановых почвах сухостепной зоны Поволжья Ширина Норма вы- Показатели урожайности семян, т/га В среднем за 2000- Существенных отличий по содержанию масла, белка в зависимости от способов посева и норм высева не установлено, наблюдается лишь тенденция к снижению этих показателей от повышения норм высева и увеличения ширины междурядий от 15 до 60 см.

Изучение особенностей формирования густоты травостоя также показало, что с повышением нормы высева от 100 до 500 тыс. семян на 1 га на обычном рядовом способе посева (15 см), рядовом (30 см) и на широкорядном способах посева с увеличением нормы высева от 100 до 200 и 300 тыс. всхожих семян на гектар вызвало снижение полевой всхожести на 6; 3; 2 % соответственно (таблица 4.22, приложение 24).

Наиболее высокой полевая всхожесть была как на обычном рядовом (15 см), так и на рядовом (30 см) и широкорядном (60 см) способах посева при норме высева 100 тыс. семян на гектар и соответственно составила 84,0; 84,0 и 83,0 %.

Таблица 4.22 – Влияние нормы высева и способов посева на формирование густоты стеблестоя расторопши пятнистой на темнокаштановых почвах сухостепной зоны Поволжья, среднее за 2000-2003 гг.

Ширина Норма высе- Число расте- Число растемеждурядий ва, тыс. ний в фазу Полевая ний к моменту Сохранность, Сохранность растений также была наиболее высокой на указанных способах посева и норме высева и соответственно составила 96,1; 96,5 и 94,1 %. Минимальной сохранность растений – 90,9 была на обычном рядовом способе посева и норме высева 500 тыс. штук на гектар, и с понижением нормы высева сохранность растений повышалась, эта закономерность относится и к широкорядным способам посева.

Изучаемые способы посева и нормы высева оказали влияние, как на темпы прохождения фенологических фаз, так и в целом на продолжительность всего вегетативного периода (таблица 4.23, приложение 25).

Наиболее продолжительный период вегетации наблюдался при обычном рядовом посеве (15 см) и норме высева 100 тыс. семян на гектар и составил 94 дня против 82,0 дней при высокой норме высева 500 тыс. штук на гектар.

На рядовом (30 см) и широкорядном (60 см) способах посева также сокращался вегетационный период на 4-6 дней на вариантах с повышенными нормами высева по сравнению с низкой нормой – 100 тыс. штук семян на га.

Таблица 4.23 – Продолжительность межфазных периодов расторопши пятнистой в зависимости от способов посева и норм высева на темно- каштановых почвах степной зоны Поволжья, среднее за 2000- 2003 гг.

Ширина Продолжительность межфазных периодов, дней Значительное влияние на продолжение вегетационного периода оказала влажность почвы, между этими показателями установлена тесная корреляционная связь с высоким коэффициентом корреляции – r = 0,81.

Наши исследования показали, что на листовую поверхность способы посева и нормы высева оказали значительное влияние, и она была максимальной в период цветения-плодообразования при обычном рядовом способе посеве и норме высева 400 тыс. семян на га и составила 34,1 тыс. м2/га, что на 26 % выше по сравнению с нормой высева 100 тыс. семян на га. На рядовом посеве (30 см) наибольшей листовая поверхность (26,5 тыс. м2/га) сформировалась при норме высева 200 тыс. семян на га, как более низкая, так и более высокая норма приводила к снижению листовой поверхность. Минимальной была листовая поверхность на широкорядном посеве (60 см) при норме высева 100 тыс. семян на 1 га и составила 22,0 тыс. м2/га, однако это на 4,5 тыс. м2/га или на 26 % выше по сравнению с нормой высева 200 тыс. шт. на 1 га (таблица 4.24, приложение 26).

Аналогичная закономерность наблюдается и по таким показателям как фотосинтетический потенциал и чистая продуктивность фотосинтеза, которые также были максимальными при обычном рядовом способе посева и норме высева тыс. семян на га и составили соответственно 1260 тыс. м2/га*дней и 3, г/м2*сутки, что на 28-22 % выше по сравнению с более низкими нормами высева, как на обычном рядовом, так и на рядовом (30 см) и широкорядном (60 см) способах посева.

Таблица 4.24 – Показатели фотосинтетической деятельности посевов расторопши пятнистой в зависимости от норм высева и способов посева, среднее за 2000- гг.

Нормы высева и способы посева оказали влияние на вегетативный рост и параметры продукционного процесса (таблица 4.25, приложение 27). С повышением нормы высева по всем способам посева установлено снижение высоты растений.

Максимальная высота растений была при норме 100 тыс. семян – 131 см при обычном рядовом посеве, 121 см – при рядовом (30 см) и 115 см – при широкорядном (60 см). Повышение нормы высева до 400 тыс. семян снижало высоту растений на 21-26 %.

Нормы высева и способы посева оказали влияние на структуру урожая. Так, у растений расторопши при норме высева 100 тыс. семян/га все элементы структуры урожая достигли максимальных показателей, которые в зависимости от способа посева составили: высота растений от 131 до 115 см, количество корзинок на растение от 3,6 до 3,9 шт., масса семян с 1 растения от 5,6 до 5,0 г и количество зерен с одной корзинки от 131 до 120 штук. При повышенной норме высева тыс. семян на га (обычный рядовой посев (15 см ), 300 тыс. семян на га (рядовой посев (30 см) и 200 тыс. шт. на га (широкорядный посев (60 см) все перечисленные выше элементы продукционного процесса были в 2,1-1,8 раза ниже по сравнению с нормой высева семян 100 тысяч на га. Однако высокая индивидуальная продуктивность растений не могла компенсировать и обеспечить в таком разреженном посеве высокую суммарную продуктивность растений с гектара и уступала агроценозу с оптимальной густотой стояния растений, достигнутой при следующей норме высева семян: 400 тыс. штук на га при обычном рядовом посеве ( см), 200 тыс. штук на га при рядовом посеве (30 см) и 100 тыс. штук на га при широкорядном посеве (60 см). Поэтому при данных нормах высева и способах посева достигнуты оптимальные показатели всех элементов продукционного процесса, обеспечивших максимальную урожайность семян с гектара.

Растения расторопши пятнистой на вариантах с низкой нормой высева характеризовались интенсивным ростом в высоту, непрерывным появлением боковых побегов, заложением большого числа цветков и удлиненным периодом их образования, что отрицательно сказывается на дружности формирования и созревания плодов.

Таблица 4.25 – Влияние норм высева и способов посева на биометрические показатели расторопши пятнистой на темно-каштановых почвах сухостепной зоны Поволжья, среднее за 2000-2003 гг.

При повышении нормы высева увеличиваются темпы развития растений, сокращается период появления цветков и формирования плодов, что обеспечило дружное созревание семян и качественную их уборку.

В условиях каштановых почв сухостепной зоны Поволжья сумма выпадающих осадков на 20-30 мм ниже, а сумма активных температур на 360-430С выше по сравнению с зоной черноземных почв степного Поволжья. Низкая влагообеспеченность и повышенные температуры в условиях темнокаштановых почв способствовали более высоким темпам роста и развития растений, снижению их вегетативного роста и всех элементов продукционного процесса по сравнению с этими показателями у растений, выращенных в условиях более обеспеченной влагой зоны черноземных почв степного Поволжья. Поэтому урожайность семян на черноземах по сравнению с зоной темнокаштановых почв была выше на 15-20 %, а в острозасушливые годы – до 25-30 %. Оптимальная норма высева в этих условиях ниже и составляет 400 тыс. всхожих семян на га при обычном рядовом способе посева против 500 тыс. на га и обычном рядовом способе посева на черноземах, а рядовой (30 см) и широкорядный (60 см) способы посева были менее приемлемыми для возделывания расторопши в этой зоне, так как уступали обычному рядовому способу посева по продуктивности в зависимости от нормы высева на 11-30 %. Однако в острозасушливые годы и на засоренных участках заслуживает внимания широкорядный способ посева (60 см) при норме высева 100 тыс.

штук на га, несмотря на более низкую урожайность по сравнению с обычным рядовым посевом и нормой высева 400 тыс. семян на га, т.к. при широкорядном посеве гарантировано получение хотя и невысокого, но стабильного урожая на уровне 0,5 т/га. При таком способе посева расторопши за счет проведения междурядных обработок снижается засоренность и тем самым улучшается освещенность растений, водный и пищевой режим почвы, позволяющий даже в условиях ограниченной влагообеспеченности формировать полноценный урожай семян расторопши.

Сравнительный корреляционный анализ продукционного процесса расторопши пятнистой в различных зонах Поволжья показал положительную корреляционную связь между элементами продуктивности и урожаем семян расторопши.

Наиболее тесная связь урожая проявляется с такими элементами продуктивности как количество продуктивных стеблей (r=0,65); число семян в корзинке (r=0,67);

масса семян с 1 корзинки (r=0,54) и масса 1000 семянок (r=0,32) Таким образом, только при сочетании оптимальных элементов продуктивности и условий выращивания достигается формирование высокопродуктивных посевов расторопши с урожайностью семян на уровне 1,2-1,5 т/га.

Формирование высокопродуктивных агрофитоценозов расторопши пятнистой должно основываться на применении оптимальных параметров основных технологических приемов возделывания. Решающим условием формирования высокой продуктивности расторопши является густота стояния растений, которая регулируется, прежде всего, нормой высева. Повышение нормы высева от 100 до 700 тыс. всхожих семян на 1 га обеспечило увеличение числа продуктивных побегов на черноземах – до 57,5 шт./м2, на темно-каштановых почвах – до 46,8 шт./м2.

У расторопши пятнистой установлена тесная зависимость между количеством продуктивных побегов и урожайностью семян y=66,48x+10,51 (r=0,89), а также между урожайностью семян и массой семян с 1 растения y=2,86x + 5, (r=0,91).

Формирование листовой поверхности расторопши пятнистой в значительной степени определяется нормой высева и способом посева. Повышение нормы высева от 100 до 500 тыс. всхожих семян при обычном рядовом способе посева приводило к увеличению следующих показателей фотосинтетической деятельности агрофитоценоза: площади листьев на 5,2 тыс. м2/га, фотосинтетического потенциала (ФП) – на 574 тыс. м2/га дней и чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ) в 1,2-1,3 раза. Максимальная площадь листьев – 51,5 тыс. м2/га и ФП – 1574 тыс. м2/га дней были характерны для агроценоза, сформированного при обычном рядовом способе посева и норме высева 500 тыс. всхожих семян на га.

При рядовом (30 см) способе посева максимальные показатели площади листьев – 40,4 тыс. м2/га и ФП – 1243,4 тыс. м2 /га дней достигнуты при норме высева 200 тыс./га всхожих семян, что на 18 % выше по сравнению с такой же нормой высева, но при широкорядном (60 см) способе посева.

Способы посева и нормы высева оказали заметное влияние и на темпы накопления надземной биомассы, которая увеличивалась с повышением нормы высева от 100 до 700 тыс. всхожих семян на 1 га. При этом по всем нормам высева преимущество сохранялось за обычным рядовым способом посева (15 см), обеспечивающим накопление 20,0-35,2 т/га зеленой и 4,01-5,20 т/га сухой биомассы в зависимости от нормы высева, а также на рядовом способе посева (30 см), сформировавшим 22,1-26,0 т/га зеленой массы и 2,8-3,5 т/га сухой биомассы, что на и 52 % выше по сравнению с широкорядным способом посева (60 см).

Расторопша пятнистая формирует хорошо развитую корневую систему, проникающую на глубину более 1 м и содержание корней к моменту созревания семян составляет 2,80-3,50 т/га. Основная масса корней (до 80 %) находится в пахотном слое почвы (0-30 см.), а в горизонте 50-100 см – только около 10 % от ее общей массы. Увеличение нормы высева семян расторопши от 100 до 700 тыс.

всхожих семян на 1 га повышало массу корней от 2,35 до 3,04 т/га и способствовало ее концентрации (до 80 %) в слое 0-50 см. На разреженных посевах, сформированных при норме высева 200 тыс. всхожих семян на га корневая система больше проникают в глубинные слои почвы 70-100 см, где их доля составляет 8, % от общей массы корней, что в 2 раза выше по сравнению с загущенными посевами с нормой высева 500 тыс. всхожих семян на 1 га. При одной и той же норме высева 200 тыс. всхожих семян на 1 га различные способы посева существенного влияния на содержание корней не оказали. Основная масса корней при орошении расположена в верхнем горизонте почвы (0-40 см) богатом питательными веществами, а в богарных условиях отмечается тенденция к ее углублению. Масса корней 1 растения в условиях орошения при пороге предполивной влажности – % НВ составила 7,2 г или 4,2 т/га, что в 2,1 раза выше по сравнению с богарными условиями.

Повышение нормы высева семян расторопши от 100 до 700 тыс. всхожих семян на 1га при обычном рядовом способе посева на черноземных почвах степного Поволжья увеличило густоту стояния растений с 8,6 до 51,5 шт./м2, но приводило к снижению на 1 растение количества побегов от 5,2 до 1,8 шт., количества корзинок – с 4,2 до 1,6 шт., числа семян – от 160 до 114 шт., массы семян с растения от 8,7 до 1,1 г и массы 1000 семян с 26,1 до 20,7 г. Лучшие показатели процесса фотосинтетической деятельности отмечены при обычном рядовом посеве с нормой высева 500 тыс./га всхожих семян: фотосинтетический потенциал – 1574 тыс. м2/га сутки, площадь листьев – до 52,1 тыс. м2 /га; сухая биомасса – до 5,6 т/га; ЧПФ – до 3,1 г/м2 сутки.

В сухостепной зоне Поволжья на темно-каштановых почвах с ограниченной влагообеспеченностью урожайность, структура урожая, качество семян, показатели роста и развития растений были на 10-18 % ниже, чем в зоне черноземной степи: фотосинтетический потенциал – 1086-1260 тыс. м2/га сутки, сухая надземная биомасса – 3,22-4,02 т/га, число корзинок с 1 растения 1,5-2,6 шт., масса семян с растения 1,0-5,6 г.

При взаимодействии способов посева и норм высева на черноземных почвах степной зоны Поволжья оптимальные условия для формирования урожайности семян расторопши пятнистой складываются при норме высева 500 тыс. всхожих семян на 1 га и обычном рядовом способе посева. Здесь было получено в среднем за 4 года 1,21 т/га семян, что на 38 % выше по сравнению с нормой высева тысяч всхожих семян на 1 га этого же способа посева и на 26 и 62 % выше, чем на рядовом (30 см) и широкорядном (60 см) способах посева соответственно. Максимальный урожай, как на рядовом способе посеве (30 см) – 0,90 т/га, так и широкорядном (60 см) – 0,57 т/га получены при норме высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га.

В сухостепной зоне Поволжья на темно-каштановых почвах с ограниченной влагообеспеченностью оптимальной нормой высева семян расторопши является 400 тыс. всхожих семян на 1га при обычном рядовом способе посева, обеспечившим получение 0,90 т/га семян, что на 22-45 % раза выше по сравнению как с более низкими, так и более высокими нормами высева.

В этой зоне в острозасушливые годы и на засоренных участках получение устойчивого урожая гарантируется на широкорядных посевах (60 см) с нормой высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га.

5 ВЛИЯНИЕ ОСНОВНОЙ И ПРЕДПОСЕВНОЙ

ПОДГОТОВКИ ПОЧВЫ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ

РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ

В настоящее время, когда развитие сельскохозяйственного производства в России происходит в сложных экономических и экологических условиях, важным стабилизирующим фактором является разработка экологически безопасных, ресурсосберегающих и экономически выгодных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе и расторопши пятнистой в богарных и орошаемых условиях. Основная и предпосевная обработка почвы являются наиболее энергоемкими приемами в технологии производства такой ценной лекарственной культуры как расторопша. Поэтому одним из приоритетных направлений в решении этого вопроса является совершенствование технологии возделывания расторопши пятнистой на основе различных приемов основной и предпосевной обработки почвы, рационального применения удобрений и внедрения новых сортов. Данных по изучению приемов основной и предпосевной обработки почвы в сухостепной зоне Поволжья при возделывании расторопши пятнистой недостаточно, что позволяет считать актуальным разработку данных приемов технологии и положить их в основу исследований.

Наиболее полное использование факторов окружающей среды посевами сельскохозяйственных культур происходит при определенном количестве растений на единице площади. В связи с этим на каждом гектаре поля должно быть такое количество растений, которое бы наиболее полно использовало солнечную радиацию, влагу и почвенное плодородие, обеспечивая наивысший урожай при прочих равных условиях.

Только при оптимальной густоте стояния травостоя формируется такой ассимиляционный аппарат, который обеспечивает высокую продуктивность фотосинтеза. Продуктивность расторопши пятнистой, как и любой другой полевой культуры, в значительной степени определяется густотой стояния растений в посевах. Необходимое количество растений на единице площади на практике в первую очередь определяется применением оптимальной нормы высева, однако наукой и практикой пока не установлены конкретные значения густоты стояния растений расторопши пятнистой для разных почвенно-климатических зон России.

Результаты исследований свидетельствуют, что стабильная продуктивность растропши пятнистой отмечается при достаточно раннем созревании семян и это особенно важно для центральных районов нашей страны, к которым относится и степная зона Поволжья с недостаточными в отдельные годы ресурсами тепла для созревания позднеспелых растений. В связи с этим большое значение имеет технология основной и предпосевной подготовки почвы, которая должна обеспечить накопление и сохранение влаги, снижать засоренность посевов, но не увеличивать продолжительность периода вегетации растений.

5.1 Закономерности роста и развития расторопши пятнистой Полнота всходов и сохранность растений расторопши пятнистой.

Особенности засушливости климата степной зоны Поволжья требуют обязательного изучения биологических особенностей внедряемых инорайонных культур, так как они являются основой для разработки зональных приемов технологий их возделывания.

Ростовые явления в посевах сельскохозяйственных культур тесно связаны с условиями окружающей среды. Рост и развитие могут происходить в растениях с различной скоростью, в результате чего растения отличаются по величине вегетационной массы, по числу и размерам органов плодоношения, по срокам созревания семян.

Главная причина снижения урожайности сельскохозяйственных культур в засушливых условиях заключается в подавлении ростовых процессов, приводящих к уменьшению размеров как растений в целом, так и репродуктивных органов. Рост растений отражает сложный комплекс их видовых (сортовых) особенностей, воздействия природных и искусственно созданных условий места обитания культуры, и поэтому нуждается в уточнении применительно к региональным условиям.

Жизнь растений начинается с набухания и прорастания семян, а насколько полно будут удовлетворены потребности семян в воде и тепле, настолько дружными и полными будут всходы. Расторопша пятнистая, как и все двудольные растения, для набухания семян требует от 120 до 125 % воды от собственного веса [175].

Расторопша пятнистая на опытном участке высевалась весной по разным способам основной и предпосевной подготовки почвы. Для посева использовались высококачественные элитные семена. Посев проводился зерновой сеялкой СЗТ-3,6, оборудованной дисковыми сошниками с ограничителями глубины, обеспечивающими равномерную заделку семян расторопши на уплотненное ложе на нужную глубину (4-5 см). Высокая стоимость семян расторопши требует точного установления нормы высева для получения максимального урожая и в связи с этим делает вопрос о полевой их всхожести особенно актуальным. В условиях сухостепного Поволжья, из факторов, влияющих на полевую всхожесть, в наибольшем дефиците оказывается влага. Семена расторопши заделываются довольно мелко на 4-5 см. Этот слой почвы под воздействием солнечных лучей и ветра очень быстро высыхает, что особенно сказывается на полевой всхожести семян расторопши. Из изучаемых нами факторов на скорость высыхания верхнего слоя почвы оказывали заметное влияние только глубина основной и предпосевной обработки (таблица 5.1).

Полученные нами данные показали, что иссушение слоя почвы на глубине заделки семян идет немного быстрее на варианте с основной обработкой почвы на 18-20 см и предпосевной культивацией на 6-7 см. Медленнее всего иссушение почвы идет на варианте с боронованием в качестве предпосевной обработки почвы. Так, если на обычной вспашке на 18-20 см за 5 дней после посева влажность верхнего слоя почвы снизилась с 19,0 до 15,6 % или на 17, %, то на вспашке на глубину 25-27 см влажность почвы снизилась меньше всего – с 19,5 до 16,3 % или всего на 16,4 %.

Таблица 5.1 – Динамика температуры и влажности верхнего слоя почвы (0- см) в зависимости от глубины основной и предпосевной обработки (среднее за 2006-2009 гг.) Вспашка на глубину 18-20 см Вспашка на глубину 25-27 см Плоскорезная обработка на 25-27 см Обработка стойкой СибИМЭ на 25-27 см Боронование Культивация Боронование + культивация на 6-7 см на 6-7 см Различная глубина предпосевной обработки оказала значительное влияние на влажность. Так, если через 5 дней после осева влажность почвы на бороновании снизилась с 19,5 до 18,0 % или на 8 %, то на культивации влажность снизилась с 18 до 16-15 % или на 13 %.

Такие сравнительно большие потери влаги из верхнего слоя почвы, на наш взгляд, объясняются ветреной погодой в период сева. Что касается температурного режима почвы, то глубина основной и предпосевной обработки на этот показатель влияния почти не оказала. В день посева температура слоя почвы 0см была почти одинаковой на всех вариантах, а через 5 дней разница составила в среднем за годы исследований всего 0,2-0,3 С в пользу обычной вспашки.

Поскольку решающим фактором в появлении всходов является влага, то полученные различия в увлажнении верхнего слоя оказали заметное влияние на полевую всхожесть семян расторопши. Максимальные показатели полевой всхожести расторопши пятнистой в наших опытах наблюдались на вариантах со вспашкой на глубину 25-27 см в сочетании с предпосевным боронованием и одной культивацией – 84,0 % (таблица 5.2).

При посеве после одного предпосевного боронования полевая всхожесть расторопши пятнистой была минимальной и изменялась в зависимости от способа основной обработки от 67,8 до 71,5 %.

Показатели полевой всхожести семян расторопши пятнистой на вариантах, где в качестве предпосевной обработки проводилась только одна культивация или боронование + 2 культивации занимают промежуточное положение и изменялись от 68,0 до 73,9 % и от 65,8 до 73,5 % соответственно.

Такая закономерность влияния предпосевной обработки почвы на полевую всхожесть семян расторопши наблюдается по всем способам основной обработки почвы. По обычной вспашке и безотвальным обработкам полевая всхожесть семян была на 6-8 % ниже по сравнению с посевом по вспашке на глубину 25-27 см. Такое влияние основной обработки почвы на полевую всхожесть семян закономерно проявляется по всем способам предпосевной подготовки почвы.

Аналогично полевой всхожести семян в наших исследованиях изменялась и сохранность растений, достигая максимальных показателей 81,6-90,0 %, опять же при посеве по вспашке на глубину 25-27 см с применением предпосевного боронования и одной культивации (таблица 5.3).

Достаточно высокая сохранность растений расторопши отмечалась на варианте с обработкой стойками СибИМЭ с последующим применением предпосевного боронования и одной культивации – 88,1 %.

В то же время на варианте обычной вспашки наблюдается снижение показателей сохранности растений на 7,0-10,4 %, по сравнению со вспашкой на глубину 25-27 см.

Наименьшее количество сохранившихся растений расторопши отмечалось при самом позднем посеве, проведенном после вспашки на глубину 25- см в сочетании с предпосевным боронованием и двух культиваций – 82,3 %, что объясняется проведением культивации, обусловивших потерю влаги и задержку со сроками посева. Такое влияние предпосевной обработки на сохранность растений наблюдается по всем способам основной обработки почвы.

Климатические условия в годы проведения опытов повлияли на количество сохранившихся растений расторопши к уборке. Так, в наиболее засушливые 2007 и 2009 годы сохранность растений была минимальной и составила 74,4-77,2 % по вспашке на глубину 25-27 см при позднем посеве после двух культиваций; 81,0-77,3 % – при посеве после боронования; 84,0-80,4 % после культивации и 88,1-86,2 % – при посеве после боронования и одной культивации. Эта установленная нами закономерность влияния предпосевной подготовке почвы на сохранность растений в засушливые годы проявляется по всем способам основной обработки почвы под расторопшу пятнистую.

Продолжительность вегетационного периода расторопши пятнистой. Продолжительность вегетационного периода определяет сроки хозяйственного использования и возможность высева культуры в данном регионе.

Изучение особенностей роста и развития позволили установить вегетационный период расторопши пятнистой в степной зоне Поволжья, который колебался от 93 до 107 дней (таблица 5.4).

Данные исследований показывают, что приемы основной и предпосевной подготовки почвы не оказали существенного влияния на темпы прохождения фаз вегетации расторопши. Продолжительность периода посев-всходы у расторопши пятнистой составляет 10-14 дней, период всходы-образование розетки – 32-35 дней, период образование розетки-бутонизация – 17-20 дней. При этом продолжительность этих периодов уменьшалась от первого варианта предпосевной подготовки почвы (боронование) к четвертому (боронование+2 культивации), так как посев проводился позже, и растения развивались при более высоких температурах, способствующих ускорению развития. По обычной вспашке продолжительность основных периодов вегетации сокращалась на 2- дней по сравнению со вспашкой на глубину 25-27 см. Период бутонизацияполное цветение продолжается и изменялся незначительно в зависимости от способов обработки почвы.

Таблица 5.2 – Полевая всхожесть семян расторопши пятнистой в зависимости от способов обработки почвы ной обработки Предпосевная обработка Вспашка на Вспашка на Плоскорезная стойкой Си- Боронование + культибИМЭ на 25-27 вация Таблица 5.3 - Сохранность растений расторопши пятнистой в зависимости от способов обработки почвы ной обработки Вспашка на глу- Боронование + бину18-20 см культивация Вспашка на глу- Боронование + бину 25-27 см культивация Плоскорезная Обработка стойБоронование + Таблица 5.4 – Продолжительность периодов развития растений в посевах расторопши пятнистой в зависимости от приемов основной и предпосевной подготовки почвы (среднее за 2006-2009 гг.) работка на Обработка стойкой СибИМЭ Период полное цветение-начало созревания увеличивался с 11-12 дней по обычной вспашке до 12-16 дней по вспашке на глубину 25-27 см.

Также изменялась и продолжительность периода начало созреванияполное созревание расторопши пятнистой – с 6-7 до 7-9 дней. При этом, как и при прохождении начальных периодов вегетации наблюдалось снижение темпов их прохождения на 3-5 дней. На варианте со вспашкой на глубину 25-27 см в сочетании с предпосевным боронованием и одной культивацией по сравнению с обычной вспашкой и такой же предпосевной обработкой наблюдалось увеличение периода вегетации на 5 дней. Другие способы основной обработки почвы по влиянию на продолжительность вегетационного периода занимали промежуточное положение.

Отмеченные нами особенности прохождения фаз вегетации расторопши пятнистой заметно влияли на темпы созревания семян. Так, как культура среднеспелая, то подбор приемов подготовки почвы к посеву преследовал цель оптимизации условий ее уборки, что и явилось целью наших последующих опытов.

Динамика накопления сырой и сухой надземной биомассы расторопши пятнистой. Накопление сырой биомассы в посевах расторопши пятнистой проходило аналогично формированию листовой поверхности. В начальный период вегетации растения характеризуются слабым развитием, и имеют небольшую листовую поверхность. Накопление вегетативной массы происходит медленно, так как органические вещества направлены на развитие корневой системы и листовой поверхности одновременно. В дальнейшем, основная часть органических веществ используется для увеличения надземной вегетативной массы растений и формирования генеративных органов (таблица 5.5).

Максимальное накопление сырой биомассы начинается с фазы бутонизации и заканчивается в фазу полного цветения, так как в этот период начинается усиленный рост и развитие растений. Самый высокий показатель сырой вегетативной массы (25,82-28,61 т/га) отмечается в фазу полного цветения при применении вспашки на глубину 25-27 см в качестве основной обработки почвы.

Так, при раннем сроке посева после боронования, показатель накопления сырой биомассы в этот период составил 26,51 т/га, после культивации – 26,92 т/га, после боронования и двух культиваций – 25,82 т/га.

Таблица 5.5 – Влияние основной и предпосевной подготовки почвы на динамику накопления сырой и сухой биомассы расторопши пятнистой, т/га (среднее за 2006-2009 гг.) Вспашка на Вспашка на Культивация Плоскорезная 25-27 см культивация бИМЭ на 25культивация Однако наиболее высокий показатель накопления надземной биомассы отмечается при посеве после проведения боронования и одной культивации и составил 28,61 т/га в среднем за четыре года, что на 15 % выше по сравнению с посевом после боронования и 2 культиваций, на 10 % выше по сравнению с посевом после одной культивации и на 9 % выше по сравнению с посевом только после одного боронования. Такое влияние предпосевной обработки сохраняется по всем способам основной обработки почвы.

Аналогично формированию и накоплению сырой надземной биомассы происходило и формирование сухого вещества растениями расторопши пятнистой. При этом по результатам наших многолетних исследований максимальное количество сухого вещества при выращивании на обыкновенных черноземах сухостепной зоны Поволжья отмечалось в фазу созревания семян расторопши на варианте посева по вспашке на глубину 25-27 см в сочетании с предпосевным боронованием и культивацией – 4,68 т/га в среднем за четыре года. Минимальное количество как сырой, так и сухой надземной биомассы было сформировано растениями расторопши пятнистой на варианте с обычной вспашкой и только одним предпосевным боронованием – 19,2 и 3,82 т/га, соответственно.

Другие способы основной обработки почвы по влиянию на формирование зеленой и сухой надземной биомассы занимали промежуточное положение.

Таким образом, данные наших исследований показали, что посевы расторопши формируют максимальную биомассу при посеве после вспашки на глубину 25-27 см, предпосевного боронования и одной культивации.

5.2. Фотосинтетическая деятельность растений расторопши в зависимости от способов основной и предпосевной обработки почвы Основой формирования урожая сельскохозяйственных культур является их фотосинтетическая деятельность. Это единственный процесс на земле, обеспечивающий образование органического вещества из неорганических соединений, углекислоты и воды при участии энергии солнца, поглощенной хлорофиллом [222].

От активности фотосинтетических процессов, протекающих в растении, зависит их продуктивность и качество урожая. Решающим поворотным этапом в разработке проблемы фотосинтеза явились работы А.А. Ничипоровича (1955, 1956, 1966), Г.П. Устенко (1963) и др., в которых обоснована теория получения высоких урожаев, исходя из основных закономерностей фотосинтетической деятельности растений [156, 157, 158, 233]. В этих работах формирование урожая рассматривается как результат не отдельных факторов, а совокупность всех элементов и показателей фотосинтетической деятельности растений в посевах, включающих в себя интенсивность и чистую продуктивность фотосинтеза, площадь листьев и фотосинтетический потенциал, коэффициент эффективности фотосинтеза, коэффициенты хозяйственной и энергетической эффективности урожая.

Установлено, что в оптимальных условиях растения в состоянии усвоить 5-7 % энергии солнечной радиации, возделываемые сорта обычно усваивают от 0,5-1,5 % солнечной энергии. При оптимизации технологии получают урожаи, использующие на фотосинтез уже 2,5-3 % приходящей фотосинтетической активной радиации (ФАР).

Следовательно, для увеличения урожайности растений необходимо создать условия для усиления процесса фотосинтеза до оптимальных размеров. Именно этим объясняется необходимость всестороннего изучения фотосинтетической деятельности растений и разработка мероприятий, способствующих оптимизации этих процессов в посевах.

Исследованиями А.А. Ничипоровича, Г.П. Устенко, Г.А. Медведева, М.Н.

Худенко, В.Ф. Унгенфухт и др. были развиты и углублены представления о ведущей роли фотосинтеза в создании урожая [157, 233, 133, 230, 243]. Они считают, что без знания основ этого процесса управление им невозможно. Процесс фотосинтеза тесно связан и зависит от функционирования корневой системы.

Чтобы управлять процессом фотосинтеза растений в посевах сельскохозяйственных растении, необходимо знать факторы, на него влияющие. В производственных условиях на этот процесс у сельскохозяйственных растений оказывают влияние различные факторы внешней среды. Но кроме внешних факторов окружающей среды на процесс фотосинтеза оказывает непосредственное влияние технология возделывания культуры. В связи с этим в своих исследованиях мы ставили задачу выявить изменения основных фотосинтетических показателей в посевах расторопши в зависимости от основной и предпосевной обработки почвы.

Совокупность фотосинтетических показателей в сочетании с урожайностью зеленой массы и семян расторопши позволили нам более полно оценить приемы агротехники, включенные в изучение в многофакторном опыте.

По мнению других исследователей, основным фактором, ограничивающим продуктивность фотосинтеза в засушливых условиях, является недостаток воды [157, 233]. В своих исследованиях они пришли к заключению, что одним из основных факторов, влияющих на величину урожая расторопши, является вода.

Однако при регулярном орошении вода перестает быть фактором, ограничивающим размеры фотосинтетического аппарата, а, следовательно, и продуктивности посева. Здесь на первое место выходит уровень минерального питания и приход фотосинтетической активной радиации.

Резкое сокращение объемов внесения органических и минеральных удобрений в сельскохозяйственном производстве на современном этапе заставляет искать пути более полного использования плодородия богарных и орошаемых земель. Одним из таких путей является разработка адаптивных к местным условиям приемов основной и предпосевной обработки почвы.

Поскольку активность фотосинтеза зависит от влагообеспеченности, уровня минерального питания и способности растения более экономно расходовать эти элементы продуктивности. Наиболее чувствительной к изменению приемов агротехники является площадь листьев. На наличие прямой связи между величиной урожая и размером листового аппарата указывают такие исследователи, как Н.А. Максимов, А.А. Ничипорович, Г.П. Устенко, Г.А. Медведев и др.

[121, 120, 233, 234, 132]. Это положение нашло полное подтверждение в результатах наших исследований в многофакторном опыте. Количество падающей и поглощенной посевом солнечной радиации приведено в таблицах 5.6, 5.7, (приложение 28). Из приведенных данных в таблице 5.7, видно, что в посевах расторопши все ее основные показатели фотосинтетической деятельности и биометрические показатели растений значительно лучше на варианте со вспашкой на глубину 25-27 см почвы в сочетании с боронованием и одной культивацией в качестве предпосевной обработки.

Все способы предпосевной обработки почвы обеспечили лучшие показатели фотосинтетической деятельности растений на фоне вспашки на глубину 25см.

Таблица 5.6 – Количество суточной общей солнечной и фотосинтетически активной радиации (ФАР), падающе и поглощаемой посевами расторопши в течение вегетационного периода общая, в т.ч. фотосинтетически активДата млн. ная радиация, падающая на поглощение в зави- поглощаемая посеккал./га*су посевы ежесуточно, млн. симости от площади вами, поверхность (45,2-49,0 тыс. м2/га), фотосинтетический потенциал (2024- тыс. м2/га*дней) и урожай сухой биомассы (1,96-2,38 т/га), что выше на 8-10 % по сравнению с обычной вспашкой и на 10-15 % по сравнению с плоскорезной обработкой и стойкой СибИМЭ. Такое влияние основной обработки почвы проявилось на всех способах предпосевной обработки. Показатели фотосинтетической деятельности растений расторопши по всем способам основной обработки почвы были лучшими в сочетании с предпосевной обработкой, включающей боронование и одну культивацию. Предпосевная обработка почвы, включающая только боронование, а также одну или две культивации приводит к снижению листовой поверхности и фотосинтетического потенциала на 8-10 % и 10-12 % соответственно по сравнению с боронованием и одной культивацией перед посевом. При таком сочетании основной и предпосевной обработки почвы посевы расторопши наиболее полно используют фотосинтетически активную радиацию (ФАР) при КПД = 1,32, формируют наибольшее число продуктивных побегов на 1 растение –4,0 шт., количество листьев – 19,6шт. и максимальную высоту растений – 165 см, а по обычной вспашке эти показатели были ниже на 15-20 % (таблица 5.7, приложения 28-32).

Глубокая обработка почвы в сочетании с предпосевным боронованием и культивацией обеспечивает максимальные показатели величины площади листьев (49,0 тыс. м2/га), фотосинтетического потенциала (2260 тыс.м2/га*дней), количество связанной в урожае энергии (10,0 млн.ккал/га) и КПД ФАР – 1,32.

Высокие показатели фотосинтетической деятельности растений на данном варианте обусловили высокие суточные приросты сухой биомассы, и они в зависимости от предпосевной обработки колебались от 58 до 65 кг/га, то на обычной вспашке от 45 до 56 кг/га или на 15-18 % были ниже, что закономерно привело к повышению урожайности сухой биомассы до 2,38 т/га или на 23-28 % выше на вспашке на глубину 25-27 см по сравнению с обычной вспашкой и безотвальными обработками почвы.

Показатели фотосинтетической деятельности растений расторопши по плоскорезной обработке и стойкой СибИМЭ были ниже на 10-15 % по сравнению с глубокой обработкой. Эти различия проявлялись по всем способам предпосевной обработки.

Таким образом, между количеством поглощенной посевом расторопши фотосинтетически активной радиации и суммарной величиной фотосинтетического потенциала наблюдается прямая связь. Так, посевы расторопши на вариантах со вспашкой на глубину 25-27 см и предпосевной обработкой почвы, включающей боронование и одну культивацию, развивают ФП и накапливают урожай сухого вещества в 1,2-1,4 раза выше по сравнению с обычной вспашкой и безотвальными обработками в сочетании с предпосевным боронованием и культивацией.

Таблица 5.7 – Влияние изучаемых факторов на фотосинтетическую деятельность расторопши, среднее за 2006-2009 гг.

Вспашка на Вспашка на ботка на 25- культивация на 25-27 см Боронование + 5.3 Особенности водопотребления расторопши В засушливых условиях Поволжья почвенная влага является основным лимитирующим фактором в формировании высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Вода растворяет питательные вещества и переносит их к наземным органам растений, регулирует тепловые условия, осмотическое давление клеточного сока и сосущую силу корня, создает благоприятные условия для микробиологических процессов деятельности почвы, способствует активизации фотосинтеза растения. На это указывают в своих работах Н.А. Качинский, А.А. Роде, М.Н. Багров, И.П. Кружилин и др. [47, 198, 11]. Заслуживает внимание изучение приемов агротехники, обеспечивающих накопление влаги и экономное ее расходование с целью получения дружных всходов и создания оптимальных условий для формирования высокого урожая. Влияние таких приемов возделывания расторопши как основная и предпосевная обработка почвы в данном регионе не изучена. Исходя из этого, мы попытались в своих опытах установить оптимальные способы основной и предпосевной обработки почвы для получения высоких урожаев семян расторопши в конкретных условиях опытных хозяйств.

Результаты наших исследований показывают, что суммарное водопотребление расторопши сильно изменяется по годам и в меньшей степени – по способу обработки почвы (таблица 5.8).

Наиболее высокое суммарное водопотребление было во влажные годы 2006 и 2008 год – от 200,4 до 237,0 мм/га, а в сухие 2007 и 2009 годы было ниже и изменялось в пределах от 98,0 до 156,1 мм/га.

Что касается способов обработки, то с увеличением глубины основной обработки почвы суммарное водопотребление посевов расторопши постепенно увеличивается. При этом увеличение суммарного водопотребления при вспашке на глубину 25-27 см происходило в основном за счет запасов почвенной влаги.

Таблица 5.8 – Суммарное водопотребление влаги посевами расторопши пятнистой из слоя почвы 0-100 см при различных способах основной и предпосевной обработки почвы (среднее за 2006-2009 гг.) Вспашка на Вспашка на Плоскорезная 25-27 см стойкой СибИМЭ на 25-27 культивация Вспашка на Вспашка на Плоскорезная 25-27 см стойкой СибИМЭ на 25- культивация Вспашка на Вспашка на Плоскорезная 25-27 см бИМЭ на 25- культивация Разница в запасах почвенной влаги по вспашке на глубину 25-27 см и на глубину 18-20 см ставляла 23-29 м3/га или 12-15 % в пользу вспашки на глубину 25-27 см.

Различные способы предпосевной обработки не оказали заметного влияния на запасы почвенной влаги.

Максимальных показателей суммарное водопотребление достигло по вспашке на глубину 25-27 см и в зависимости от приемов предпосевной обработки составило 172,2-181,8 мм/га, а минимальным по обычной вспашке – 152,1-159,3 мм/га или на 13 % ниже. Остальные способы основной обработки почвы по влиянию на суммарное водопотребление занимали промежуточное положение. Аналогичное влияние оказали способы обработки почвы и на коэффициент водопотребления, который был минимальный – 185,2-246,6 мм на т семян по вспашке на глубину 25-27 см и максимальный по обычной вспашке на 18-20 см – 223,8-262,9 мм на 1 т семян, что свидетельствует о более эффективном использовании влаги по вспашке на глубину 25-27 см. Безотвальные способы основной обработки почвы по влиянию на коэффициент водопотребления существенно не отличались от вспашки на глубину 25-27 см.

При взаимодействии способов основной и предпосевной обработки почвы наблюдается наиболее низкий коэффициент водопотребления – по вспашке на глубину 25-27 см в сочетании с боронованием зяби и предпосевной культивацией – 185,2 мм, что на 33-46 мм ниже по сравнению с другими способами предпосевной обработки. Такое влияние предпосевной обработки почвы на коэффициент водопотребления наблюдается и по безотвальным способам основной обработки почвы.

Так, по плоскорезной обработке и обработке стойками СибИМЭ в сочетании с боронованием зяби и предпосевной культивацией коэффициент водопотребления составил соответственно 218,9 и 205,9 мм на 1 т семян, что на 11мм ниже по сравнению с другими способами предпосевной обработки.

Таким образом, приведенные выше результаты исследований свидетельствуют о наиболее эффективном использовании почвенной влаги и осадков на формирование урожая семян расторопши при проведении вспашки на глубину 25-27 см в качестве основной обработки почвы, покровного боронования зяби и предпосевной культивации.

На момент уборки разницы в запасах влаги между различными способами обработки почвы не установлено. Это подтверждает, что боронование в качестве предпосевной обработки не влияло на повышение влагообеспеченности расторопши в течение вегетации и, тем самым, не обеспечило преимущество в формировании величины урожая к моменту уборки по сравнению с боронованием в сочетании с одной культивацией.

Решающую роль во влагообеспеченности расторопши играют запасы влаги и осадки первой половины вегетации.

Вспашка на глубину 25-27, безотвальная плоскорезная обработка и обработка стойкой СибИМЭ во все годы накапливали к весне больше влаги на 20- мм/га и всегда создавали благоприятные условия для роста и развития растений по сравнению со вспашкой на 18-20 см.

На структуру водопотребления изучаемые способы основной и предпосевной обработки почвы существенного влияния не оказали. Суммарное водопотребление во влажные 2006 и 2008 годы было в 1,6-2,3 раза выше, чем в засушливом 2007 и острозасушливом 2009 году. Исследования показали, что роль почвенных влагозапасов в сухие годы значительно возрастает и составляет до 55-65 % от общего водопотребления, а во влажные годы до 25-30 %, соответственно. Влияние основной обработки почвы на разницу суммарного водопотребления расторопши пятнистой между вариантами было в пределах 6-13 %.

Предпосевная обработка почвы заметного влияния на этот показатель не оказала. А только одно боронование увеличивало запасы влаги посевного слоя почвы в момент посева на 9-20 мм по сравнению с другими способами предпосевной обработки почвы. Создание благоприятного увлажнения при проведении боронования перед посевом имеет решающее значение для получения дружных всходов и особенно положительное влияние предпосевного боронования сказывается в сухие годы.

5.4 Повышение водно-физических свойств и плодородия почвы в результате действия глубины, способов обработки В условиях как орошаемого, так и богарного земледелия технология возделывания культуры в севообороте должна строиться с таким расчетом, чтобы плодородие почвы постепенно повышалось. Основными восстановителями плодородия почвы являются зернобобовые культуры. Однако сельскохозяйственные культуры других семейств в большей или меньшей степени также способствуют повышению плодородия почвы. Расторопша является новой культурой и, несомненно, представляет интерес изучение ее влияния на плодородие почвы в связи с приемами возделывания. В условиях биологизации земледелия проблема органического вещества приобретает особое значение. Здесь оно рассматривается не только как источник питания, но и как основа поддержания водно-физических свойств почвы. Основную массу органического вещества почвы составляет гумус. Почвы с высоким содержанием гумуса, как правило, обеспечивают небольшие колебания урожайности по годам [83, 262, 84].

Поэтому целью наших исследований являлось получение возможно высоких урожаев расторопши без применения удобрений, с одновременным улучшением плодородия пахотного слоя почвы в зависимости от способов обработки почвы в условиях степной зоны Поволжья.

Структура почвы является одним из важнейших показателей ее окультуренности. В результате воздействия однолетних и многолетних растений образуется мелкокомковатая структура почвы. При выращивании многолетних трав почва обрабатывается редко, вследствие чего уменьшается воздействие на почву. При возделывании однолетних культур, наоборот, ежегодное количество обработок почвы увеличивается, в результате чего происходит большее механическое воздействие обрабатывающих органов машин на почвенные частицы.

Основным источником перегноя являются корни и пожнивные остатки и имеют решающее значение для создания мелкокомковатой структуры почвы [83, 262].

В связи с этим нами ставилась задача при возделывании расторопши пятнистой изучить накопление органической массы пожнивных остатков и корней, их разложение и влияние на образование перегноя и водно-физические свойства почвы в зависимости от способов основной и предпосевной обработки почвы.

Наши исследования показывают, что растение расторопша способствовала заметному повышению количества водопрочных агрегатов по всем вариантам опыта (таблица 5.9). При этом более значительный рост количества водопрочных агрегатов наблюдается на вариантах с глубокой обработкой почвы.

В среднем за годы исследований в конце вегетационного периода расторопши их содержание в слое 0-15 см увеличилось по вспашке на 25-27 см на 4, % по сравнению с исходным состоянием, по плоскорезной обработке – на 5, %, а на обычной вспашке – только на 3,4 %. Такие же показатели по содержанию водопрочных агрегатов в слое 0-15 см получены по глубокой обработке стойкой СибИМЭ, где их увеличение составило 5,1 % по сравнению с исходным состоянием.

Наблюдается некоторое улучшение структуры почвы под расторопшей на вариантах со вспашкой на глубину 25-27 см и безотвальными обработками по сравнению с обычной вспашкой, что обусловлено лучшим развитием корневой системы, так и за счет повышения показателей развития и сохранности самих растений расторопши на вариантах с глубокой обработкой.

Плотность почвы тесно связана с макроагрегатным ее составом. Регулирование этого показателя в пахотном слое осуществляется в основном за счет механической обработки. С увеличением глубины обработки уменьшается плотность сложения по всей глубине пахотного горизонта, и к концу вегетационного периода почва уплотнилась под расторопшей по сравнению с исходной (до посева) по всем слоям на всех вариантах опыта (таблица 5.10). В верхних слоях почвы 0-10 и 10-20 см произошло наибольшее ее уплотнение.

Таблица 5.9 – Содержание водопрочных агрегатов в почве до посева и в конце вегетационного периода расторопши в зависимости от влияния способов основной обработки почвы в различные годы вспашка на 18-20 см глубину 25см 27 см На вариантах с обычной вспашкой (18-20 см) к концу вегетационного периода расторопши плотность почвы в слое 10-20 см уменьшилась от исходной до вспашки только на 0,03г/см3, а по глубокой обработке (25-27 см), эта разница была выше и составила 0,06г/см3.

Таблица 5.10 – Влияние основной обработки почвы на динамику плотности сложения почвы под расторопшей в зависимости от глубины обработки почвы, среднее за 2006-2009 гг.

Приемы основ- Слой Вспашка на глубину18-20 см Вспашка на глубину 25-27 см Следует отметить более рыхлое сложение почвы в слое 20-40 см на глубокообработанном варианте 25-27 см. Здесь к концу вегетационного периода расторопши плотность почвы в слое 20-40 см была ниже по сравнению с исходным на 0,08 г/см3, а на обычной вспашке плотность почвы была аналогичной с исходной. Это позволяет сделать вывод, что глубокая обработка почвы (25-27 см) значительно разрыхляет нижележащие горизонты почвы (20-40 см) и обеспечивает поддержанию их в более рыхлом состоянии как в течение всего вегетационного периода расторопши, так и к моменту ее уборки. Такое положительное влияние вспашки на глубину 25-27 см на плотность почвы сохраняется на второй год.

Изменение плотности сложения почвы под расторопшей влияет на ее скважность и аэрацию. В наших опытах установлено, что к концу вегетации расторопши общая скважность была выше в слое 0-20 см и колебалась от 47, до 45,6 %, а в слое 20-40 см была несколько меньше 46,9-43,3 % (таблица 5.11).

К концу вегетационного периода максимальную общую скважность 46,9-47,7 % под расторопшей имела почва на вариантах с глубокой обработкой 25-27 см.

Преимущество вспашки на глубину 25-27 см перед обычной вспашкой (18- см) составила по горизонтам почвы 1,8-2,2 % соответственно.

Таблица 5.11 – Изменение скважности и водопроницаемости почвы под расторопшей в зависимости от способов основной обработки, среднее за 2006- гг.

Способы обработки почвы Общая скважность почвы, Водопроницаемость, Вспашка на глубину 25-27 на глубину 25-27 см Плоскорезная обработка на Обработка стойкой СибИМЭ Водопроницаемость в нашем опыте изменялась в зависимости от способов основной обработки почвы.

Во все годы наблюдений были зафиксированы наиболее высокие показатели водопроницаемости почвы на варианте с глубокой (25-27 см) обработкой почвы. Со временем водопроницаемость почвы значительно снижалась и через 8 часов составляла по вспашке на глубину 25-27 см 13,0 мм/час, а по обычной вспашке 12,2 мм/час. Но установленные закономерности, связанные с глубокой обработкой почвы сохранялись.

Таким образом, расторопша пятнистая формирует хорошо развитую корневую систему, улучшает структуру и сложение пахотного горизонта, а также повышает водопроницаемость черноземных почв степной зоны Поволжья.

Поступление пожнивно-корневых остатков и баланс гумуса в посевах расторопши пятнистой. Корневая система расторопши, как и других растений, имеет исключительно важное значение для их роста и развития.

Это связано с тем, что корни растений не только снабжают растения водой и пищей, но и принимают наряду с пожнивными остатками активное участие в накоплении органического вещества – основного источника гумуса почвы.

Различные культуры накапливают неодинаковое количество корней. В исследованиях Н.З. Станкова, Г.А. Медведева и др. установлено, что основная масса корней 55-80 % обычно сосредоточена в слое 0-40 см, где находится наибольшее количество питательных веществ и влаги, что способствует интенсивному функционированию корневой системы и приросту надземной массы [217, 132].

Вопросу изучения корневой системы у расторопши почти не уделялось внимания, как и российскими, так и зарубежными исследователями. Анализ имеющихся публикаций Российских исследователей о влиянии приемов агротехники на рост и развитие корневой системы расторопши довольно противоречивы. Это объясняется на наш взгляд различием почвенно-климатических условий в регионах исследований, а также методами и методиками определения массы корней.

Наши наблюдения за ростом и накоплением корней показали, что расторопша формирует хорошо развитую систему, но мощность ее развития зависит от приемов возделывания (таблица 5.12).

Таблица 5.12 – Влияние способов основной обработки почвы на глубину проникновения корней расторопши, см (среднее за 2006-2009 гг.) Данные исследований показывают, что корни расторопши уходят на глубину 110,4-114,6 см. На глубину проникновения корней расторопши оказывали влияние глубина и способы основной обработки. На начальном этапе роста (период полных всходов) глубина обработки почти не сказалась на росте корней, и их длина была в пределах 7,2-7,4 см.

К моменту бутонизации, глубина проникновения корня уже достигла 48,7см. К этому периоду действие глубины вспашки оказывается значительно сильнее, чем во время полных всходов. Так, если во время полных всходов между вспашкой на глубину 25-27 см и вспашкой на 18-20 см по глубине проникновения корней различий вообще не было, то к фазе цветения эта разница составила 6,8 см, а к моменту созревания 15,8 см в пользу вспашки на глубину 25-27 см. Между вспашкой на глубину 25-27 см и безотвальными обработками существенной разницы не было.

Величина корневой системы и ее структура наряду с глубиной ее проникновения в почву определяется ее общей массой и распределением по горизонтам почвы, что характеризует особенности ее развития, и проникновения в почвенную толщу.

От мощности развития корневой системы и глубины проникновения ее в почву зависит интенсивность потребления питательных веществ и влаги растениями расторопши и характеризует степень их засухоустойчивости.

Оптимизация условий для максимального формирования и рационального распределения корней по горизонтам почвогрунта закономерно и пропорционально влияли на образование урожая надземной биомассы и семян расторопши. В связи с этим нами изучались особенности формирования массы корней и их структура в зависимости от способов обработки почвы. Кроме глубины проникновения корней для более полной характеристики изучаемых вариантов учитывали накопление массы корней (таблица 5.13).

Таблица 5.13 – Накопление корневой массы расторопши в зависимости от способа обработки почвы, среднее за 2006-2009 гг.

Плоскорезная обработка на 25- Обработка стойкой СибИМЭ на 25-27 см В результате изучения накопления корневой массы по горизонтам почвы установлено, что к моменту созревания расторопша накапливает массу корней в зависимости от способов обработки почвы от 4,0 до 4,70 т/га.

Из изучаемых способов обработки наибольшее влияние оказала вспашка на глубину 25-27, обеспечивающая накопление в метровом слое 4,7 т/га корневой массы. Примерно такие же показатели достигнуты на плоскорезной обработке – 4,62 т/га и стойкой СибИМЭ – 4,70 т/га корневой массы.

По вспашке на 18-20 см накопление в метровом слое корневой массы было на 0,40-0,70 т/га меньше, что составило 12-16 %, соответственно по сравнению с глубокими обработками.

Наибольшая разница в накоплении корней наблюдается только в слое 0- см, а в глубжележащих горизонтах почвогрунта (50-100 см), эта разница несколько сглаживается, так как на всех изучаемых вариантах 70-75 % корней находилось в слое 0-25 см и лишь 25-30 % – в подпахотном горизонте.

Это свидетельствует о положительном действии вспашки на глубину 25- см по сравнению с обычной вспашкой, что и способствовало накоплению большей массы корней в метровом слое почвы.

По данным Д.Н. Прянишникова, люцерна накапливает в корневой массе на 1 гектаре такое количество органического вещества, которое равно содержанию в 60-70 т навоза. Потеря органического вещества почвы происходит в том случае, когда пожнивно-корневые остатки не возмещают потерь от отчуждения органического вещества с урожаем сельскохозяйственных культур [192].

Для культуры расторопши не изучены особенности формирования и накопления корневых и пожнивных остатков, поступающих в почву и их влияние на темпы образования и увеличения гумуса. Наряду с особенностями культуры на величину пожнивно-корневых остатков большое влияние оказывают приемы агротехники. В связи с этим в наших опытах изучалось влияние способов основной обработки почвы на величину пожнивно-корневых остатков. В наших опытах достаточно убедительно установлено изменение количественных показателей накопления пожнивно-корневых остатков расторопши в результате действия способов и глубины обработки (таблица 5.14, 5.15).

Больше всего пожнивно-корневых остатков в опыте накапливалось расторопшей по вспашке на глубину 25-27 см, плоскорезной обработке и стойкой СибИМЭ. За три года накапливается по вспашке на глубину 25-27 см 6,2 т/га пожнивно-корневых остатков, а на обычной вспашке – 5,5 т/га или на 15 % меньше.

По плоскорезной обработке и обработке стойкой СибИМЭ накопление пожнивно-корневых остатков не отличалось существенно от вспашки на глубину 25-27 см. Такие большие колебания в накоплении пожнивно-корневых остатков по глубокой и обычной вспашке не могли не сказаться на динамике гумуса в пахотном слое. В нашем опыте мы использовали коэффициенты минерализации и гумификации пожнивно-корневых остатков, предложенные М.М.

Кононовой, М.П. Чуб [84, 251]. Расходная часть баланса формировалась на основе полученных нами данных по общему выносу азота с урожаем, коэффициента Питерса-Хопкинса, принятого нами равным 0,55 и расхода почвенного гумуса на вынос 1 кг азота в расчете на 20 кг урожая по методике М.М. Кононовой [83, 84]. При выращивании расторопши на всех вариантах опыта был получен положительный баланс гумуса.

Таблица 5.14 – Накопление корней и пожнивных остатков на посевах расторопши пятнистой в зависимости от изучаемых факторов, т/га, среднее за 2006-2008 гг.

Способы обработки почвы Вспашка на глубину18- Вспашка на глубину 25- Плоскорезная обработка Обработка стойкой СибИМЭ на 25-27 см Талица 5.15 – Баланс гумуса под расторопшей в зависимости от способов основной обработки почвы, среднее за 2006-2009 гг.

*в числителе – корневые остатки, в знаменателе – пожнивные остатки В связи с этим на варианте с обычной вспашкой почвы (18-20 см) баланс гумуса составил 0,12 т/га, а на вспашке на глубину 25-27 см только 0,09-0, т/га. По вариантам обработки почвы плоскорезом и стойкой СибИМЭ образование гумуса и его баланс были аналогичными со вспашкой на глубину 25- см.

Таким образом, по глубокой отвальной вспашке, плоскорезной обработкой и стойкой СибИМЭ складываются более благоприятные условия по сравнению с обычной вспашкой, как для образования гумуса, так и его минерализации.

Это объясняется, по-видимому, тем, что по вспашке на глубину 25-27 см расторопша накапливает и оставляет после себя пожнивно-корневых остатков в 1,2 раза больше, чем по обычной вспашке, что закономерно увеличивает образование гумуса.

При выращивании расторопши на всех вариантах был зафиксирован положительный баланс гумуса. Наибольшие количественные показатели 0,12 т/га были нами отмечены на обычной вспашке, что свидетельствует о более низкой минерализации гумуса в результате преобладания анаэробных процессов при повышенной плотности, складывающихся при обычной вспашке, в отличие от вспашки на глубину 25-27 см.

5.5 Влияние способов обработки почвы на засоренность посевов Способы основной и предпосевной обработки почвы в зависимости от их сочетания оказали заметное влияние на засоренность почвы. Минимальное количество сорняков в посевах расторопши в фазу розетки наблюдалось по вспашке на глубину 25-27 см с последующим предпосевным боронованием и одной культивацией и составило 14,6 шт./м2 с их вегетативной массой 361, г/м2, что на 40 % меньше по сравнению с максимальным количеством по вспашке на 18-20 см в сочетании с предпосевным боронованием и культивацией и на 25-28 % ниже, чем по плоскорезной обработке и стойкой СибИМЭ (таблица 5. 16).

Проведение на фоне вспашки на глубину 25-27 см только одного предпосевного боронования способствовало повышению засоренности, и их максимальное количество достигло 21,2 шт./м2 с вегетативной массой 490,0 г/м2 против 17,2 шт./м2 и 431,3 г/м2, где проводилась только одна предпосевная культивация.

Таким образом, количество сорняков при сочетании боронования и культивации было на 4,7 шт./м2 или на 30 % ниже по сравнению только с одним предпосевным боронованием. Такая закономерность по влиянию предпосевной обработки почвы на засоренность посевов расторопши проявляется на фоне всех способов основной обработки почвы.

По вспашке на глубину 25-27 см с последующим предпосевным боронованием и культивацией в фазе плодообразования расторопши плодоносящих и цветущих сорняков оказалось незначительное количество 9,2 шт./м2 и их массе 46,8 г/м2, что ниже на 47,1 % по сравнению с обычной вспашкой в сочетании с одним предпосевным боронованием(таблица 5.17).

Они были представлены в основном единичными экземплярами осота полевого и щирицы обыкновенной. При этом основная масса сорняков были угнетены расторопшей.

Таблица 5.16 – Влияние способов обработки почвы на засоренность посевов в фазу образования розетки, среднее за 2006гг.

ки почвы Вспашка бину18- культивация Вспашка бину 25- культивация резная обработкультивация 27 см кой Сикультивация бИМЭ на 25-27 см Таблица 5.17 – Влияние способов обработки почвы на засоренность посевов в фазу плодообразования, среднее за 2006гг.

ки почвы ботки почвы бину18- культивация бину 25- культивация резная обработкультивация 27 см кой Сикультивация бИМЭ на 25-27 см Таким образом, при вспашке на глубину 25-27 см в качестве основной обработки с последующим предпосевным боронованием и культивацией расторопша сама достаточно хорошо справляется с сорняками даже при обычном рядовом способе посева, что является решающим условием для формирования ее высокой продуктивности. И все же на засоренных полях не всегда удается получить полноценный чистый от сорняков травостой с высокими показателями продуктивности и экологической чистоты.

В связи с этим стоит вопрос разработки новых ресурсосберегающих экологически безопасных технологий возделывания этой культуры. Важное место в этих технологиях принадлежит системе борьбы с сорной растительностью, в частности подбору наиболее эффективных гербицидов.

Известно, что большинство современных химических средств защиты растений оказывают частичный токсический эффект. Эти недостатки можно снизить за счет целенаправленного применения иммуностимуляторов, активирующих собственные защитные механизмы растений против негативного действия биотических и абиотических факторов внешней среды, в том числе и гербицидов.

Современная наука и практика располагают достаточным количеством аргументов для успешного применения в растениеводстве регуляторов роста нового поколения, обладающих антистрессовым характером действия. Применение стимуляторов роста может выступать в качестве антидота против токсичности действия гербицидов на защищаемые от сорняков культурные растения.

С этой целью в наших оптах изучалась эффективность использования гуминовых препаратов в качестве антидотов при совместном внесении в баковых смесях с гербицидами в борьбе с сорной растительностью на посевах расторопши пятнистой.

Изучаемые в опытах гербициды применялись в таких нормах: трефлан – 4л/га, фюзелад – 0,5-1 л/га, багира – 1 л/га, препараты гумат К/Na и гумат плодородия – 1 л/га. Сроки внесения гербицидов: трефлан – под предпосевную культивацию, гуминовые препараты в баковых смесях с фюзеладом и багирой в период вегетации расторопши (фаза 3-4 листьев).

Внесение смеси гербицидов фюзелад + багира по всходам расторопши в фазе 3-4 пар настоящих листьев снижало количество сорняков до 10,6 шт. на м2, а применение смеси этих гербицидов на фоне почвенного внесения гербицида трефлан обусловило снижение сорняков до 6,6 шт./м2 (таблица 5.18).

Таблица 5.18 - Влияние гуминовых препаратов в баковых смесях с гербицидами при совместном их внесении на засоренность посевов расторопши, 2008- гг.

вая всего в том числе вой эффективность по количеству сорняков, % ков, г/ м Это свидетельствует о высокой эффективности баковых смесей гербицидов в сочетании с почвенным гербицидом трефлан. Введение в баковые смеси гуминовых препаратов (гумат К/Na и гумат плодородия) не снижало эффективность вносимых гербицидов, так как количество сорных растений снизилось до 9,4 и 10,7 шт. против 46,3 шт./м2 на контроле.

Гуминовые препараты способствовали увеличению массы сорняков, и она составила 72,5 и 76,1 г/м2 против 35,5 и 54,1 шт./м2 на вариантах с внесением гербицидов трефлан и багира или смеси гербицидов багира и фюзелад соответственно. Однако совместное применение гуминовых препаратов в баковых смесях с гербицидами на посевах расторопши приводило к снижению засоренности на 60-80 % по сравнению с контролем, уменьшало токсическое действие гербицидов и обеспечило повышение урожайности семян расторопши.

Результаты учета урожая показали (таблица 5.19), что введение гуминовых препаратов в баковую смесь повсходовых гербицидов фюзелад и багира на фоне почвенного гербицида трефлан обеспечило максимальную урожайность семян расторопши – 0,81-0,84 т/га, что на 34-37 % выше по сравнению с контролем или на 22 % выше по сравнению с внесением только повсходовых гербицидов багира и фюзелад.

А исключение гуминовых препаратов при повсходовом внесении смеси гербицидов багира+фюзелад на фоне почвенного внесения гербицида трефлан обеспечило получение 0,75 т/га семян расторопши, что на 28 % выше по сравнению с контролем. Таким образом, максимальный урожай семян расторопши – 0,84 т/га получен при внесении почвенного гербицида трефлан в сочетании с применением смеси гербицидов багира+фюзелад и гумата плодородия.

Внесение смесей гербицидов с гуминовыми препаратами не повышало содержание тяжелых металлов и нитратов в семенах расторопши и их показатели были ниже уровня ПДК.

Это подтверждает высокую эффективность применения в баковых смесях послевсходовых гербицидов с гуминовыми препаратами, обеспечившими получение высокого и экологически чистого урожая семян расторопши.

Таблица 5.19 – Эффективность гуминовых препаратов при совместном их внесении в баковых смесях с гербицидами на посевах расторопши пятнистой Трефлан+фюзелад+багира+гумат К/Na Трефлан+фюзелад+багира+гумат плодородия Fфакт Таким образом, применение гербицидов увеличивает возможности повышения продуктивности и расширения площадей посева расторопши при одновременном снижении затрат на ее возделывание.

5.6 Урожайность и качество семян расторопши в зависимости Посевы расторопши могут сформировать высокий урожай семян только в том случае, если в течение всей вегетации они будут обеспечены в полной мере водой и питательными веществами. При отсутствии удобрений, в производственных условиях необходимо более полно использовать потенциальное плодородие почв, что и входило в задачу наших исследований. Расторопша обладает высокими темпами роста и развития, и может сформировать в степной зоне Поволжья урожаи семян на чернозёмах на уровне 1,3-1,5 т/га, на каштановых – 0,8-1,2 т/га.

Но величина урожая во многом зависит от технологии возделывания и погодных условий. Степень влияния на урожайность расторопши – температурного режима и количества выпавших осадков в течение вегетационного периода, изучаемых в опыте факторов показаны в таблице 5.20.

Таблица 5.20 – Условия формирования урожаев расторопши в годы исследований Сумма температур выше 5°С Осадки, мм Наиболее благоприятные условия для роста и развития расторопши сложились во влажном 2006 году и среднезасушливом 2008 году. В эти годы количество осадков (в 2006 – 145,0, в 2008 – 150,1 мм), как в течение всего вегетационного периода расторопши, так и в критические фазы обеспечило влажность почвы на уровне близком к оптимальному, сумма эффективных температур выше 5°С (2279°С в 2006 г. и 2289°С в 2008 г.) также была благоприятной для формирования урожая семян расторопши.

В острозасушливые 2007 и 2009 годы за период вегетации выпало низкое количество осадков 50,5-65,1 мм при высокой сумме эффективных температур выше 5 °С 2450 и 2498 соответственно. Такие неблагоприятные метеорологические условия вызывали значительное снижение влажности почвы и самих растений, что и привело к замедлению ростовых и продукционных процессов. Это и стало следствием снижения величины урожая и ухудшения показателей его структуры.

Так, урожайность расторопши по вариантам опыта в засушливые 2007 и 2009 гг. находилась в пределах 0,38-0,69 т/га, что на 0,43-0,59 т/га или 28-55 % ниже по сравнению с более благоприятными 2006 и 2008 годами (таблица 5.21).

Как во влажные, так и засушливые годы наблюдалось положительное влияние глубокой обработки почвы на урожай семян расторопши по сравнению с обычной вспашкой. В острозасушливые 2007 и 2009 годы по вспашке на глубину 25см получен максимальный урожай семян 0,69 и 0,64 т/га соответственно, что на 27 % выше по сравнению со вспашкой на глубину 18-20 см. В благоприятные 2006 и 2008 годы сохраняется та же закономерность. Так разница в величине урожая составила 0,38 и 0,42 т/га соответственно или на 20 % больше по сравнению с вспашкой на 18-20 см.

Что касается других способов глубокой обработки, выполненных плоскорезом или стойкой СибИМЭ, то здесь получена примерно такая же урожайность, как и по вспашке на глубину 25-27 см. Так, в среднем за годы исследований максимальный урожай семян расторопши достигнут по вспашке на глубину 25-27 см 0,96 т/га, а также по глубокой плоскорезной и обработанной стойкой СибИМЭ, где были получены примерно одинаковые урожаи – 0,80 и 0, т/га соответственно. Наиболее низкий уровень урожайностм семян расторопши получен по обычной вспашке – 0,67 т/га или на 23-31 % ниже по сравнению с глубокими обработками.

Достигнутая величина урожая семян в зависимости от способов обработки почвы характеризуется и подтверждается, также его структурой. Более высокие показатели структуры урожая семян были по вариантам глубокой обработки почвы.

Так, по вспашке на глубину 25-27 см было максимальным количество корзинок на одно растение и составило от 4,5 до 4,7 шт., масса семян с одного растения от 3,0 до 3,1 г, масса 1000 семян от 28,1 до 29,1 г, а по обычной вспашке эти показатели были ниже – 3,8-4,0 шт.; 2,3-2,5 г; 27,1-28,3 г соответственно.

Количество побегов, в том числе продуктивных на одно растение и высота растений к моменту уборки были выше по вариантам с глубокой обработкой почвы по сравнению с обычной вспашкой и составили 5,0-5,4 шт. и от до 159 см соответственно, что на 12-18 % выше по сравнению со вспашкой на 18-20 см (приложение 29-32).

Таблица 5.21 – Влияние различных способов обработки почвы на величину и структуру урожая расторопши глубину18- глубину 25- Плоскорезная бИМЭ на 25-27 ние+культивация Между высотой растений, количеством побегов на одно растение и урожайностью семян установлена тесная корреляционная связь – коэффициент корреляции составил соответственно r = 0,79 и 0,82 (рисунки 20, 21).

Эта закономерность наблюдается по всем способам основной и предпосевной обработки почвы.

Рисунок 20. Влияние высоты растений на урожайность семян расторопши по вспашке на глубину 25-27 см, среднее 2006-2009гг.

На качество семян больше влияла основная обработка почвы, а в зависимости от различных приемов предпосевной обработки почвы существенных различий не установлено. Расторопша, высеянная по вспашке на глубину 25-27 см, во все годы исследований больше всего имела крупных семян от 43,3 до 48,6 %, а мелких и очень мелких – от 53,0 до 52,5 %. Семена низкого качества были получены по обычной вспашке. Здесь доля крупных семян снижалась от 42,8 до 44, %, а доля мелких и очень мелких возрастала от 55,7 до 57,3 % соответственно (таблица 5.22).

Рисунок 21. Влияние числа продуктивных стеблей на урожайность расторопши, среднее 2006-2009 гг.

Изучаемые способы основной обработки почвы оказали влияние и на химический состав семян. Увеличение глубины обработки от 18-20 см до 25-27 см способствовало увеличению накопления белка в семенах расторопши с 21,3 до 23,8 % (таблица 5.23).

Наши наблюдения показали, что все отмеченные особенности фракционного состава семян по вариантам опыта, оказали влияние как на величину, так и на качество полученного масла. Как по годам, так и в среднем за годы исследований, больше влияли способы основной обработки на содержание масла, а способы предпосевной обработки не сказались на содержании масла в семенах расторопши, поэтому мы их и не приводим.

На выход масла так же влияли особенности погодных условий и прежде всего количество выпадавших осадков. В среднем за годы исследований максимальное содержание масла установлено по вспашке на глубину 25-27 см и другим способам глубокой обработки и колебалось от 31,0 до 31,5 %, что на 1,8-2,3 % выше по сравнению с обычной вспашкой.

Во влажный 2006 год и среднезасушливый 2008 год содержание масла на 1,9-4,2 % было выше по сравнению с засушливыми – 2007 и 2009 годами.

Таблица 5.22 – Влияние основной обработки почвы на качество семян расторопши Вспашка на глубикультивация ну18-20 см Вспашка на глубину 25-27 см работка на культивация Обработка стойкой СибИМЭ на 25- Таблица 5.23 – Содержание белка и масла в семенах расторопши в зависимости от способов основной обработки почвы ботки 2006г. 2007г. 2008г. 2009г. нее за 2006г. 2007г. 2008г. 2009г. за Вспашка на Вспашка на Плоскорезная на 25-27 см Обработка стойкой СибИМЭ на 25-27 см Fфакт 236,2* 44,7* 67,2* 68,2* 106,3* 67,9* 53,2* 107,2* 34,2* 114,5* НСР05 по Fфакт 247,1* 22,5* 11,9* 76,3* 127,4* 71,8* 44,1* 134,1* 48,6* 33,8* НСР05 по Fфакт 278,3* 67,3* 45,7* 89,3* 159,1* 89,4* 78,4* 167,4* 56,8* 88,1* НСР05 по факт. АВ Анализируя урожайность и качество семян расторопши в зависимости от способов основной и предпосевной обработки почвы можно сделать вывод, что наиболее благоприятные условия для формирования урожайности семян сложились по вспашке на глубину 25-27 см в сочетании с предпосевным боронованием и одной культивацией, что и позволило получить максимальную урожайность семян 0,96 т с гектара. Эта закономерность в повышении урожайности от предпосевной обработки, включающей боронование и одну культивацию, прослеживается на всех способах основной обработки почвы. Проведение в качестве предпосевной обработки почвы только одного боронования или двух культиваций вместо боронования в сочетание с культивацией вызывает снижение урожайности семян расторопши на 8-10 %.

Таким образом, наиболее высокий урожай семян достигнут при сочетании в качестве основной обработки – вспашки на глубину 25-27 см, а в качестве предпосевной обработки почвы – боронование с одной культивацией.

Способы основной и предпосевной подготовки почвы оказали значительное влияние на суммарное водопотребление. Максимальных показателей суммарное водопотребление достигло по вспашке на глубину 25-27 см 172,5мм/га, а по вспашке на глубину 20 – 22 см оно было минимальным – 150,3-154,7 мм/га. Остальные способы основной обработки почвы занимали промежуточное положение. При взаимодействии способов основной и предпосевной обработки почвы наиболее благоприятные условия сложились по вспашке на глубину 25-27 см в сочетании с предпосевным боронованием и культивацией, что и позволило получить максимальный урожай 0,96 т/га, а по обычной вспашке – 0,67 т/га. Проведение в качестве предпосевной обработки почвы только одного боронования или одной - двух культиваций снижало урожайность на 8-10 %. По всем способам предпосевной подготовки почвы вспашка на глубину 25-27 см обеспечила незначительное повышение урожайности (5по сравнению со стойкой СибИМЭ.

6. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ,

ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ И СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА

УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕМЯН РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ

РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ

6.1 Продуктивность расторопши пятнистой в зависимости В условиях сухой степи Поволжья решающим фактором повышения продуктивности расторопши являются влага и питательный режим почвы. Применение оптимальных норм минеральных удобрений и микроэлементов способствует не только повышению продуктивности расторопши, но и увеличению накопления питательных веществ в почве, улучшению ее плодородия и экологической среды.

Нормы и сроки внесения минеральных удобрений определяются биологическими особенностями культуры, и, прежде всего, ее потребностью в питательных веществах, как в критические периоды, так и в целом за вегетационный период. В этом вопросе для расторопши пятнистой отсутствуют как научные разработки, так и практические рекомендации для производства. При разработке системы удобрений для расторопши следует учитывать величину планируемой урожайности, динамику потребности в питательных веществах, почвенно-климатические условия, технологию возделывания и другие факторы.

Количество потребляемых элементов питания зависит от их содержания в почве и фазы вегетации растений. Тесной зависимости между этими показателями не установлено. При низком содержании питательных веществ в почве эффективность удобрений повышается, и наоборот, снижается при высоком их содержании в почве.

Расторопша пятнистая, как и другие культуры, потребляет незначительное количество питательных веществ в начале вегетации, а на последующих фазах значительно увеличивается их поступление. Расход питательных веществ, а, следовательно, и количество вносимых удобрений при выращивании расторопши в значительной степени зависит от уровня планируемой урожайности, комплекса усовершенствованных приемов адаптивной технологии ее возделывания.

Потребление элементов питания из почвы и вносимого удобрения с ростом урожая увеличивается. Однако в этом прямой зависимости не наблюдается. При низком содержании доступных растениям соединений в почве потребность в удобрениях растет и наоборот снижается при высоком содержании питательных веществ.

По периодам роста и развития расторопши расход питательных веществ изменяется в такой последовательности: в начале вегетации он низкий, а затем возрастает по мере увеличения надземной биомассы.

Применение удобрений наряду с потреблением питательных веществ растениями во многом определяются производственной деятельностью человека и совершенствованием технологических приемов возделывания культуры.

Для создания оптимальных условий питания растений и эффективного применения удобрений следует изучить потребность расторопши в основных элементах питания. Для правильного протекания физиологических, биохимических и продукционных процессов в растениях необходимо их обеспечить в оптимальном количестве элементами минерального питания. В связи с тем, что расторопша пятнистая является лекарственным растением, потребность ее в элементах питания для формирования высокого урожая качественных семян имеет особое значение.

В условиях зоны не изучен режим минерального питания расторопши. В связи с этим нами на опытном поле ФГНУ «Россорго» изучался режим минерального питания расторопши по следующей схеме:

1. Контроль – без удобрений Результаты наших анализов по содержанию питательных веществ в почве показали, что содержание нитратного азота до закладки полевого опыта было низким – 10,2 мг/кг почвы, а в течение вегетации оно снижалось и составило 8,1–8,2 мг/кг почвы и его следует считать очень низким (таблица 6.1).

Таблица 6.1 – Содержание питательных веществ по фазам вегетации расторопши пятнистой в пахотном слое чернозема обыкновенного, мг/кг (2003- гг.) Внесение средней дозы удобрений (N40P40K40) увеличило содержание в пахотном слое почвы нитратного азота до 21,2 мг/кг. Внесение высокой дозы азота (N80P40K40) обеспечило повышение нитратного азота до 29,2 мг/кг и на этом варианте по всем фазам вегетации наблюдается повышенное содержание нитратного азота. Аналогичная закономерность наблюдается и по содержанию гидролизуемого азота. Наиболее низким было его содержание на контроле – 64,4 мг/кг, а при норме удобрений N40P40K40 и N80P80K60 – 81,4 и 98,7 мг/кг соответственно.

Следует считать на контроле обеспеченность растений подвижным фосфором средней, а внесение удобрений повышало ее до высокого уровня. Количество подвижного фосфора на контроле составило 128,1 мг/кг почвы, а средняя и высокая доза удобрений способствовала ее повышению до 147-176 мг/кг.

На всех вариантах опыта обеспеченность калием была высокой, и внесение удобрений не оказало существенного влияния на накопление обменного калия в почве.

6.1.2 Рост, развитие и фотосинтетическая деятельность растений расторопши пятнистой в зависимости от режима минерального питания Повышение режима азотного питания и улучшение плодородия почвы оказывает существенное влияние на формирование надземной биомассы и корневой системы расторопши пятнистой, величину урожая семян и его качества.

Полевая всхожесть на контроле в среднем за три года составила 83,1 %, а на хорошо удобренных вариантах 83,6-87,9 %. Удобрения способствовали и лучшей сохранности растений к уборке урожая – 92,0-94,4 % на удобренных вариантах против 87,2 на контроле (таблица 6.2, приложение 34).

Так, высота растений на контрольном варианте в среднем за три года составила 128 см, при внесении удобрений в дозе N40P40K40 – 154, а при удвоенной дозе азота – 179 см (таблица 6.3, приложение 35).

Площадь листьев, фотосинтетический потенциал и чистая продуктивность фотосинтеза также заметно улучшались по мере усиления минерального питания растений. Внесение фосфорно-калийного удобрения по сравнению с неудобренным контролем повышала эти показатели в среднем за три года на 8,7-29,9 %.

Таблица 6.2 – Влияние режима питания на полевую всхожесть и сохранность растений расторопши пятнистой (2004-2006 гг.) Сухая надземная биомасса на контроле составила 4,02 т/га, при внесении N40P40K40 – 5,61 и N80P80K60 – 6,90 т/га.

Таблица 6.3 – Влияние уровня минерального питания на фотосинтетическую деятельность посевов расторопши на черноземах в степной зоне Поволжья, среднее за 2004-2006 гг.

Контроль N40P40K N60P60K N80P40K N80P80K На удобренных вариантах более интенсивно развивалась и корневая система растений. На контроле абсолютно сухая масса корней составляла 2, т/га, при внесении удобрений при норме N60P60K60 – 3,71 т/га, при норме N80P80K60 – 3,86 т/га.

6.1.3 Урожайность и качество семян расторопши пятнистой в зависимости от уровня минерального питания Оптимизация показателей роста и развития растений при увеличении минерального питания обусловили и повышение урожайности, а также качества семян расторопши пятнистой. На урожайность расторопши влияние удобрений находилось в прямой зависимости от погодных условий. Наиболее сильно оно сказалось во влажном 2006 году (таблица 6.4). Особенно заметно в этом году реагировали растения на улучшение азотного питания в составе оптимальной нормы удобрения N80P80K60.

Прибавка урожая семян расторопши при внесении N40P40K40 в этом году составила 0,24, а от N80P40K40 – 0,52 т/га по отношению к контролю. При внесении удобрений в дозе N80P80K60 доступно наиболее благоприятное соотношение между азотом, фосфором и калием (1:1:0,75), что обеспечило максимальную прибавку урожая семян расторопши – 0,59 т/га.

Таблица 6.4 – Урожайность семян расторопши пятнистой в зависимости от уровня минерального питания, т/га В экстремально засушливом 2005 году влияние удобрений снижалось, прибавка урожая семян расторопши от умеренных доз удобрений составила 0,11-0,22 и только от N80P80K60 – 0,30 т/га. На этом варианте более высокую прибавку урожая мы связываем с влиянием фосфорных удобрений на активность физиологических процессов, определяющих засухоустойчивость растений. В целом влияние удобрений на урожай семян расторопши в острозасушливом 2005 году было в 1,8-2,6 раза ниже по сравнению с наиболее благоприятным по влагообеспеченности 2006 годом.

Лучшим вариантом в среднем за три года оказался N80P80K60, обеспечивший максимальную прибавку урожая семян расторопши 0,52 т/га или 66,0 % по сравнению с контролем. За этим следует N80P40K40 (0,42 т/га или 52,4 %). Умеренные дозы N40P40K40 и N60P60K60 в среднем за три года доли прибавку урожая 0,17-0,38 т/га, или 21,7-48,7 % по сравнению с контролем.

Результаты наших исследований показали, что удобрения оказали положительное воздействие на структуру урожая (таблица 6.5, приложение 36). В среднем за три года количество растений составило 36,2, а на лучших вариантах с дозой удобрений – N80P80K60 - 38,9-41,2 шт./м2. Одно растение на хорошо удобренном варианте имело 2,3-2,4 корзинок, среднеудобренном – 2,0-2,1 и на контроле – 1,8 корзинок.