Влияние различных систем обработки чистого пара на урожайность яровой пшеницы в лесостепной зоне Челябинской области

Яровая пшеница – ценнейшая продовольственная зерновая культура, являющаяся основной. По посевным площадям и валовому сбору зерна она занимает второе место после озимой пшеницы.

Зерно яровой пшеницы характеризуется высоким содержанием белка (18…24 %) и клейковины (до 32…36 %), отличными хлебопекарными качествами. Из муки выпекают высококачественный хлеб, изготавливают манную крупу, макаронные изделия. Пищевая ценность пшеницы зависит не только от общего содержания в ней белка, но и от его качества. Наибольшую ценность представляют белки из двух групп: глиадины, растворимые в 70% этиловым спирте, и глютенины, растворимые в слабых растворах кислот и щелочей. От содержания их в муке зависит качество клейковины. Чем больше в муке клейковины, тем выше качество хлебобулочных изделий (М.П. Шкель, 1986).

Отходы мукомольной промышленности (отруби) – ценный концентрированный корм для животных.

Средняя урожайность яровой пшеницы сравнительно не высокая: 1,04…1,19 т/га, что связано с особенностями Почвенно-климатических условий в основных районах ее возделывания (ограниченное количество осадков 250…350 мм, высокие летние температуры). Применяя современную технологию возделывания, можно получать и более высокую урожайность зерна 3…5 т/га, отвечающего требованиям сильной и ценной пшеницы.

В настоящее время продуктивность яровой пшеницы сильно снизилась из-за сильной засоренности полей. В частности снизилось качество зерна яровой пшеницы, так как при высокой степени засоренности полей снижается содержание в зерне питательных веществ. Вследствие этого ухудшается качество клейковины и следовательно хлебопекарные качества зерна (Г.С. Посыпанов, 1997).

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ИЗУЧАЕМОМУ ВОПРОСУ

1.1 Морфологические признаки яровой пшеницы

Среди злаковых хлебов, распространенных на земном шаре, род пшеницы (Triticum) представлен большим разнообразием. Пшеница относится к семейству мятликовых (Роасеае), род – Triticum. Насчитывается свыше 20 различных видов яровой пшеницы, но наиболее распространены два вида пшеницы: мягкая (Triticum aestivum) и твердая (Triticum durum). Все виды яровой пшеницы различаются по окраске колоса, остистости, опушенности колосовых пленок, плотности колоса, окраске зерна и остей.

Корневая система яровой пшеницы мочковатая, состоящая из первичных (зародышевых) и вторичных (узловых) корней. При прорастании зерна образуются первичные корни, их бывает 3…5. Вторичные корни появляются через 12…18 дней после всходов. Корни снабжают растения пищей, влагой и служат им опорой. Основная масса корней сосредоточена на глубине 15…25 см, но часть корней проникает в почву до 1,5 м (И.И. Беляков, 1983).

Стебель яровой пшеницы – соломина, состоит из узлов и междоузлий. Узлы – утолщение на стебле, междоузлия – участки стебля между узлами. Стебель имеет от 4 до 7 узлов. Длина междоузлий к низу постепенно уменьшается. Высота стебля варьирует от 0,2 до 1,5 м, в зависимости от биологических особенностей и условий выращивания. Стебли бывают разной прочности, что зависит от строения и состава механической ткани.

Лист яровой пшеницы состоит из пластинки и влагалища. Внутри листового влагалища, непосредственно у стебля, находится лигула (листовой язычок), которая имеет средние размеры и тупозазубренная. Длина пластинки 10..35 см, а ширина 0,7…2,5 см. Пшеница имеет два типа листьев – прикорневые, возникающие из подземных узлов, их бывает 4…5 и стеблевые, формирующиеся у надземной части стебля в количестве 3…5. Оптимальная площадь листьев в период наибольшего их развития для получения высокого урожая при хорошем обеспечении пищей и влагой 35…40 тыс. м² на 1 га, а при недостаточном увлажнении – 15...25 тыс.

Соцветие яровой пшеницы – колос, который состоит из стержня, а стержень – из отдельных члеников. Широкая сторона колоса – лицевая, а узкая – боковая. На уступе колоса расположено по одному колоску, состоящему из двух колосковых чешуй. В колосковую чешую входят киль, зубец, плечо. Внутри колоска расположено 3…5 цветков. У каждого цветка есть две цветковые чешуи, между которыми находится пестик с завязью и двулопастным перистым рыльцем и три тычинки, имеющие тонкую нить и двухгнездные пыльники с пыльцой. У основания завязи, рядом с тычинками, расположены две пленки, называемые лодикуле. Пленки при цветение набухают, что способствует открытию цветка и его оплодотворению (Д. Шпаар, С. Гриб, 2000).

Плод яровой пшеницы называется зерновкой, состоит из трех частей: оболочки, эндосперма и зародыша, который находится с одной стороны зерновки, с другой – хохолок из коротких волосков. Масса 1000 зерен от 22 до 40 г (И.И. Беляков, 1983).

1.2 Биологические особенности яровой пшеницы

Температурный фактор является решающим в возделывании яровой пшеницы. Зерно пшеницы прорастает при температуре 1…2°С, на прорастание требуется 50…55 % воды от массы зерна. При ранних сроках посева период до появления всходов протекает при пониженных температурах и продолжается 8…15 дней, тогда как при температуре 20…25°С пшеница прорастает через 1…2 дня, при влажности почвы 65…70%.

Всходы, переносят заморозки до 5–6°С. Во время цветения и налива зерна, растение повреждается при 1–2°С (Ф.М.Пруцков, 1984).

В фазе кущения необходимая температура не выше 10…12°С, в фазе выхода в трубку – 14…16°С. В период колошения, налива и созревания зерна наиболее благоприятная температура 16…18°С.

У яровой пшеницы средняя продуктивная кустистость колеблется от 1,2 до 2,5. Факторы, определяющие продуктивную кустистость пшеницы, следующие: срок посева (при запаздывании с посевом кустистость уменьшается), запас влаги, азотистых и других питательных веществ в почве, площадь питания растений, глубина нахождения узла кущения.

В среднем продолжительность от всходов до кущения составляет 15…22 дня. При медленном нарастании весеннего тепла этот период растягивается. Недостаток влаги в почве также сопровождается задержкой кущения. Ко времени кущения корни яровой пшеницы обычно углубляются на 50 см (на черноземах), а к фазе колошения – на 100…130 см.

Для нормального укоренения и питания растений необходимо развитие не только зародышевых, но и узловых корней, при слабом развитии которых почвенная влага растением используется лишь на 60%, а при хорошем – на 83%. Только при раннем их образовании пшеница способна нормально развиваться. Лучшему развитию узловых корней благоприятствует более глубокий посев.

В фазе 3…4 листа начинают появляться узловые корни и развиваются только при наличии влаги в зоне узла кущения. Причем возможность образования этих корней у яровой пшеницы ограничена коротким периодом – от формирования узла кущения до выхода в трубку.

Яровая пшеница влаголюбивая культура, транспирационный коэффициент 400…450. Влагу пшеница, за вегетационный период, потребляет неравномерно. В фазу всходов 5…7 мм, кущения 15…20, выхода в трубку и колошения 50…60, молочной спелости 10…15, восковой 3…5 мм.

При недостатке влаги в фазу кущения, формируется меньший процент продуктивных стеблей. Недостаток влаги в фазе колошения и цветения вызывает недоразвитость генеративных органов (тычинок и пестика), слабую способность пыльцевых зерен и яйцеклеток к оплодотворению, что приводит к пустоколосости.

Пшеницу относят к растениям длинного дня. При продвижении на север фаза кущения сокращается и выколашивание наступает быстрее, чем на юге. Продолжительность кущения в зависимости от условий колеблется от 11 до 26 дней. В годы с поздней весной и с быстрым повышением температуры, а также при запаздывании с севом период до колошения уменьшается.

Пшеница очень требовательна к плодородию почвы, вследствие относительно невысокой усвояемой способности корневой системы. Для нее необходимы не очень связные, нейтральные или слабощелочные достаточно увлажненные плодородные почвы, чистые от сорняков. Лучшими считаются черноземные, каштановые и плодородные суглинистые почвы.

Таким образом, повышенная требовательность яровой пшеницы к условиям возделывания, с одной стороны, и неустойчивость ее урожайности с другой, во многом объясняются биологическими особенностями культуры: относительно слабой усвояющей способностью корневой системы, небольшой продуктивной кустистостью и неглубоким размещением узлов кущения (Г.В.Корнеев, 1983).

1.3 Биологические особенности наиболее распространенных сорняков

Сорные растения обладают большим числом биологических особенностей, которые позволяют им удерживаться в полевых сообществах, несмотря на научно обоснованную технологию возделывания культур. Всесторонние и глубокие знания этих особенностей, позволяет установить, в какие моменты сорняки наиболее чувствительны к неблагоприятным внешним факторам и наименее стойки к различным агрономическим приемам. Это помогает спроектировать такую рациональную и малозатратную систему истребительных и предупредительных мероприятий, которая обеспечит эффективное уничтожение, как вегетирующих сорняков, так и находящихся в почве органов их возобновления (Г.И.Баздырев, 2000).

Овсюг обыкновенный, горец вьюнковый и шероховатый, пикульник обыкновенный, щетинник сизый и зеленый, ежовник, щирица запрокинутая, бодяк полевой, осот полевой, вьюнок полевой – сорняки, которые наиболее распространены и обильны в агрофитоценозе опытного поля ИАЭ.

Рисунок 1-Овсюг обыкновенный

Рисунок 2-Горец вьюнковый

Овсюг обыкновенный (Avenafatua).Относится к малолетним, ранним яровым сорнякам, сильно распространенный злостный сорняк (рисунок 1). По внешнему виду, похож на культурный овес, но, отличается от него тем, что зерновки при созревании легко вываливаются из колоска. У основания каждой из них есть легкое сочленение (подковка), опущенное волосками. Высота растений 80…120 см. Каждая метелка может давать от 40 до 60 семян. Созревая раньше пшеницы, овсюг осыпается, а при обмолоте попадает в бункер, и его очень трудно отделить от семян пшеницы. В год созревания прорастание овсюга слабое до 8%, а после зимовки прорастание усиливается. Для прорастания овсюга благоприятная глубина 5…10 см. Жизнеспособность семян в почве сохраняется в течение 3…4 лет. Основная их масса прорастает рано весной в течение 6…12 дней.

Горец вьюнковый (Poligonumconvolvulus) и горец шероховатый (Poligonumscabrum). Особенно вредоносен для яровой пшеницы (рисунок 2). Высота растений 20…100 см, стебель обвивает культурные растения, и они полегают. Размножаются семенами (одно растение дает до 500 семян). В годы осыпания они прорастают слабо, а после зимовки всходят с глубины 10…12 см (А.М.Лыков, 1990).

Рисунок 3-Пикульник

Пикульник обыкновенный (Galeopsistetrahit). Относится к ранним яровым малолетним сорнякам (рисунок 3). Пикульник сорняк высотой 50…100 см, цветет с конца июля до сентября. На одном растении может образовываться до 1тыс. семян. Экологически пластичен. На удобренных полях сильно ветвиться, выходит в верхний ярус и значительно угнетает яровую пшеницу. Семена имеют растянутый период прорастания, всходят с глубины 1…2 см.

Щетинник зеленый (Setariaviridis). Малолетний поздний яровой сорняк (рисунок 4). Высота растения достигает 20…100 см. в начальные периоды растет медленно. Одно растение дает до 5…7 тыс. зерновок. Семена прорастают когда температура почвы достигает 15°С и более. В почве они могут сохранять жизнеспособность 7…10 лет. В посевах яровой пшеницы, кроме зеленого распространен щетинник сизый, который отличается антоциановой окраской некоторых частей растения.

Ежовник обыкновенный (Echinochlacrusgalli). Как и все поздние яровые сорняки прорастает при достаточном прогревании почвы. В посевах яровой пшеницы медленно развивается и созревает в послеуборочный период. Может сильно разрастаться и образовывать мощный куст высотой 1,5…1,8 м. На одном растение созревает до 12…15 тыс. семян. Оптимальная глубина прорастания 1…2 см. Жизнеспособность семян в почве сохраняется 5 лет и более, в год осыпания зерновки не прорастают (рисунок 5).

Рисунок 4-Щетинник зеленый

Рисунок 5-Ежовник

Рисунок 6-Щирица запрокинутая

Щирица запрокинутая (Amorantusrefroflexus) (рисунок 6). Главная биологическая особенность в том, что растение обладает огромной плодовитостью (на одном растение может образовываться до 500 тыс. семян). Семена прорастают при температуре выше 20°С, их всхожесть сохраняется до 10 лет (А.М. Лыков, 1990).

Бодяк полевой, осот полевой, вьюнок полевой это многолетние корнеотпрысковые сорняки. Размножаются преимущественно корнями, дающими отростки, которые в течение всего вегетационного периода образуются из почек заложенных на корнях. В короткий срок от одного растения образуется большое количество молодой поросли, которая сильно угнетает культурные растения.

Рисунок 7-Бодяк полевой

Бодяк полевой (Cirsium arvense). Злостный сорняк (рисунок 7), имеет мощную корневую систему, уходящую в почву до 5 м. На различной глубине от поверхности почвы корень дает горизонтальные ответвления с почками, из которых образуется масса новых побегов. Основное количество почек (до 87%), способных дать надземные побеги, находится на корнях в слое почвы 6…20 см. Кроме того, на одном растении образуется от 5 до 35 тысяч семян. Всхожесть их высокая, жизнеспособность в почве 3…5 лет.

Рисунок8-Вьюнок полевой

Осот полевой (Sonhusarvensis). У осота полевого желтая окраска цветков. В отличие от бодяка, растение более нежное, без грубых колючек. По биологическим особенностям сходен с бодяком, но отличается от него более поверхностным расположением корневой системы. Главный корень углубляется почву на глубину не более 50 см, а корни вегетативного размножения находятся, преимущественно, в пахотном слое. На одном растении может образовываться до 20 тыс. семян, которые хорошо прорастают во влажной и прогретой почве. Жизнеспособность семян в почве до 5 лет.

Вьюнок полевой (Convolvulusarvensis) (рисунок 8). Растение с вьющимся стеблем, длиной до 2 м, главный корень уходит в почву на глубину 1,5…2 м, образуя множество побегов. Вьюнок полевой обвивает стебли яровой пшеницы, вызывая полегание, что сильно затрудняет механизированную уборку. Растение прорастает с глубины 10 см и более, может вегетировать весь сезон. На одном растение образуется около 500 шт семян (А.М. Лыков, 1990).

Состав флоры сорняков и запас их семян в почве на полях яровой пшеницы относительно постоянен, но из года в год может колебаться в зависимости от погодных условий. (Д. Шпаар, С. Гриб, 2000).

1.4 Оценка ущерба от сорной растительности

Сорные растения наносят сельскохозяйственному производству значительный ущерб. Они вредят, прежде всего, различным культурам посевы которых засоряют. Их вред на посевы заключается в том, что они ухудшают условия жизни культурных растений, перехватывая у них влагу, элементы питания и свет.

Многие сорные растения в определенные периоды вегетации расходуют влаги в 1,5…2 раза больше чем культурные растения. Поэтому на засоренных полях влажность почвы в корнеобитаемом слое понижается на 2…5% (Г.И. Баздырев, 2000).

У некоторых сорных растений корневая система развивается быстрее и проникает в почву глубже, чем у культурных растений. Например, корни овсюга достигают глубины 2 м, донника желтого 5,5, а бодяка до7 м. В результате, извлекая остатки влаги, сорняки понижают влажность почвы в корнеобитаемом слое до критического уровня, на что культурные растения реагируют депрессией роста и развития.

Помимо влаги сорняки извлекают из почвы и большое количество различных элементов, ухудшая минеральное питание культурных растений. Как показали исследования ВИУА, коэффициент использования азота из выносимых минеральных удобрений некоторых сорняков на 5…12% выше, чем у мягкой пшеницы (осот полевой).

Вначале вегетационного периода многие сорняки опережают в росте культурные растения и сильно их затеняют. Кроме недостатка света для роста сильное затенение посевов приводит к ослаблению механической прочности приземной части стеблей пшеницы и вызывает ее полегание (овсюг обыкновенный, горец вьюнковый).

Некоторые сорняки оказывают механическое воздействие на культурные растения. Вьющиеся и тонкостебельные сорняки оказывают физическое давление на вегетативные органы культурных растений и также вызывают полегание посевов (горец вьюнковый, вьюнок полевой, звездчатка средняя). Ряд сорняков, развивающих в куртинах мощную надземную массу, механически давят на культурные растения и отклоняют их в сторону, подавляя рост растений и вызывая изреженность посевов (марь белая, конопля сорная).

Рисунок 9 – 1 - Марь белая, 2 - конопля, 3 - осот полевой, 4 - звездчатка средняя.

При затенении посевов сорняками, температура почвы снижается на 1…4°С, это ослабляет активность микроорганизмов в почве и биохимических растениях.

Многие сорные растения служат резерваторами болезней и вредителей, благоприятствуют их развитию, а затем и массовому поражению ими посевов. Щетинник сизый, марь белая, бодяк полевой служат резерваторами корневой гнили пшеницы. Резерваторами клопа вредной черепашки служат пырей, мятлик, кострец.

Таким образом, вред, причиняемый сорными растениями значителен по размеру и разнообразен по форме (Г.И. Баздырев, 2000).

1.5 Влияние сорняков на технологические качества

Кроме прямого негативного влияния на рост и развитие культурных

растений, сорняки еще и существенно осложняют производственную и организационную деятельность предприятия.

На засоренных полях сильно осложняются работы по уходу за посевами и уборки урожая. Засоренные посевы яровой пшеницы нередко полегают, а поступающая на тока бункерная масса имеет повышенную влажность и нередко содержит большое количество посторонних растительных примесей (сырые части сорняков, их соцветия, плоды). Это приводит к увеличению затрат, как на транспортировку, так и на ее дополнительную очистку и просушивание.

С засоренных полей зерно пшеницы получают невыполненным и с плохими хлебопекарными качествами. Его натура снижается на 8…10 г, стекловидность на 0,5…3,3%, а содержание протеина на 0,6…2,0%, по сравнению с полями, где велась борьба с сорняками. Примесь семян гречишки татарской и костреца ржаного в зерне пшеницы, придает муке темный цвет и она быстро портится. Хлеб, испеченный с примесью костра ржаного, быстрее черствеет. Семена ярутки полевой придают горький вкус муке и делают ее не съедобной. И практически вся сорная примесь в фуражном зерне придает неприятный вкус молоку и маслу.

И, наконец, в засоренные партия зерна значительно легче возникает и быстрее развивается процесс самосогревания (Г.И. Баздырев, 2000), (Л.А. Трисвятский, 1975).

2. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОПЫТНОГО ПОЛЯ

2.1 Климатическая характеристика

Экспериментальная работа была выполнена на опытном поле института агроэкологии, в 2001, 2002 и 2003 годах.

Землепользование института агроэкологии расположено в Красноармейском районе, находящимся в северной лесостепи Челябинской области. Климат зоны характеризуется умеренно теплым вегетационным периодом. Сумма эффективных температур выше десяти градусного уровня составляет в среднем 2200…2300°С. Этот период продолжается 120…130 дней, с 9…10 мая до 15…20 сентября. Однако, безморозный период заметно короче 100…110 дней.

Осадков за период вегетации растений выпадает в пределах 240…250 мм. Влагозапасы в метровом слое почвы к моменту посева яровой пшеницы бывают, как правило, достаточными – 140…170 мм. Гидрологический коэффициент (по Селянинову) в весеннее–летний период составляет 1,2…1,4.

Устойчивый снежный покров устанавливается в середине ноября, достигает 30…40 см и сохраняется 150…160 дней.

Влагообеспеченность и теплообеспеченность участка определяют потенциальные биологические ресурсы. Климатические ресурсы позволяют получать до 50…55 ц яровой пшеницы с га.

Рельеф лесостепной зоны представляет собой слабоволнистую равнину. Небольшие повышения чередуются плоскими депрессиями. Склоны пологие, иногда с развитым микрорельефом в виде мелких бугров и западин.

Залесенность составляет 22%. Леса представляют собой крупные массивы на равнинных участках. Древесная растительность представлена такими породами как: береза, осина, сосна; кустарниковая – вишня, шиповник, боярышник, ракитник; травянистая представлена типчаково-ковыльными разнотравными группами (А.П. Козаченко, 1997).

2.2 Погодные условия за время проведения опыта

Погодные условия за 2001 год, для роста и развития сельскохозяйственных культур за вегетационный период были весьма неблагоприятными: май ГТК – 0,4; июнь – 2,2; июль – 0,6; август – 1,1; сентябрь – 0,5. В целом за вегетационный период ГТК – 1,0.

Апрель отличался теплой погодой, температура в среднем составила за месяц 5,6°С при норме 4,6°С. Осадков за месяц выпало 27 мм. Температурный режим постепенно поднимался и достиг 8,5°С, весна наступила рано, но почва плохо прогрелась.

Май, в течение всего месяца характеризовался теплым периодом, почва прогрелась на 6…8°С, посев зерновых был проведен 5 мая. Температура воздуха в течение месяца была в среднем 15,3°С, всходы появились 10…11 мая.

За месяц выпало 21,7 мм осадков при норме 42 мм, то есть на 51,7%. Полные всходы появились 9…10 мая. В этот период появились корнеотпрысковые сорняки (бодяк полевой, осот полевой, вьюнок полевой), пикульник обыкновенный, горец шероховатый, марь белая.

Июнь оказался теплым, влажным месяцем. За месяц выпало 111,5 мм осадков при норме 52 мм, то есть 214,4%. Средняя температура за месяц составила 17,2°С, при норме 16,4°С. Днем воздух в середине месяца прогревался до 26…28°С. Стали появляться поздние сорняки – ежовник обыкновенный, щирица запрокинутая, щетинники.

Июль характеризовался жарким месяцем. Средняя температура за месяц составила 19,4°С при норме 16,2°С. За месяц выпало 37,4 мм осадков при норме 82 мм, то есть на 45,6%. Во второй и третьей декаде днем воздух прогревался до32,5°С.

Август в первой и второй декаде был теплым, а в третьей декаде температура снизилась до 21,7°С, а в среднем за месяц температура составила17,2°С. За месяц выпало 59,3 мм осадков, при норме 64 мм, то есть на 92,6%. Осадки, в основном выпали во второй и третьей декаде.

Сентябрь характеризовался сменой теплой погоды на холодную, в третьей декаде температура составила 4,2°С, в среднем за месяц – 9,5°С. Осадков за месяц выпало 34,2 мм при норме44 мм, то есть на 77,7%.

Для общей характеристики влагообеспеченности территории часто используют ГТК (гидротермический коэффициент), или показатель увлажнения Г.Т.Селянинова, равный отношению суммы осадков за период с температурой воздуха выше 10 °С к сумме положительных температур за тот же период, уменьшенной в 10 раз. На территории Южного Урала ГТК колеблется в пределах 0,7…1,3. По оценке С.А.Сапожниковой соответствует незначительно засушливым (1,3…1,0) и (1,0…0,7) засушливым условиям.

Таблица 1 – Метеорологические данные за вегетационный период 2001 год