Совершенствование технологии возделывания и повышения продуктивности зерновых и технических культур при орошении на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья

Наблюдаемое снижение урожайности на 3,3-5,2 ц/га по отношению к базовой, экологически допустимой и почвозащитной при мелиоративной технологии объясняется слабым последействием навоза, внесенного в севообороте под сахарную свеклу тремя годами ранее.

Рост, развитие и продуктивность озимой пшеницы

Изучаемые нами технологии возделывания озимой пшеницы не оказали заметного влияния на продолжительность как вегетационного, так и межфазных периодов. Вегетационный период составил 258-260 дней, а без периода зимнего покоя - 163-165 дней. Продолжительность межфазных периодов на всех вариантах соответствовала сортовым особенностям и условиям произрастания.

Густота стояния растений - один из главных элементов, определяющих уровень урожайности озимой пшеницы. Статистическая обработка данных позволила выявить положительную корреляционную связь на протяжении вегетации между густотой стояния растений на единице площади и урожайностью зерна озимой пшеницы. При этом в начале вегетации она была средней (r = 0,580), а к концу периода стала сильной (r = 0,794).

Густота стояния растений озимой пшеницы в фазе полных всходов в среднем за три года изменялась по вариантам опыта от 424 до 446 шт./м². Минимальная густота отмечалась на вариантах с экстенсивной 2 и энергоресурсосберегающей технологиями. Здесь отмечено достоверное снижение густоты стояния растений озимой пшеницы по сравнению с контролем с разницей 15 и 16 шт./м² соответственно.

Наиболее густые посевы наблюдались на вариантах с почвозащитной и экологически допустимой технологиями, где на фоне органо-минеральной системы удобрений применялась традиционная вспашка и плоскорезная обработка почвы. Здесь количество растений озимой пшеницы к концу вегетации составило 389-392 шт./м², что больше по сравнению с экстенсивной 1 технологией на 6,7-7,7% соответственно.

Создание оптимальных условий для работы фотосинтетического аппарата на всем протяжении вегетации сельскохозяйственных культур является необходимым условием формирования высокого урожая.

В динамике формирования листового аппарата наблюдалась характерная для всех вариантов опыта четкая тенденция, выражающаяся в увеличении площади листьев от фазы кущения до фазы колошения, а затем резком ее уменьшении (рисунок 5).

Рисунок 5 - Площадь листьев озимой пшеницы при орошении в зависимости от применяемой технологии возделывания (среднее за 2002-2004 гг.)

Оптимизация условий роста растений озимой пшеницы способствовала увеличению площади листовой поверхности. На протяжении всей вегетации наибольшее положительное влияние на этот показатель оказывали экологически допустимая и почвозащитная технологии. Здесь в фазу колошения площадь листьев достигла величины 161,4-163,3 см² на растение, что на 28,1-30,0 см² на растение, или 21,1-22,5%, больше, чем при экстенсивной 1 технологии. На вариантах с энергоресурсосберегающей, базовой и мелиоративной технологиями возделывания озимой пшеницы площадь листовой поверхности составила соответственно 136,3, 152,9 и 148,6 см² на растение.

В качестве комплексной оценки фотосинтетической продуктивности ассимилирующего аппарата растений озимой пшеницы использовали показатель, объединяющий площадь листовой поверхности посева и продолжительность работы листьев - фотосинтетический потенциал (ФП).

С интенсификацией технологий (за счет применения минеральных и органических удобрений в изучаемых технологиях) фотосинтетический потенциал посевов озимой пшеницы увеличивался в сравнении с экстенсивными технологиями, где в целом за вегетацию он не превышал значений 2089,1-2575,3 тыс. м²/гасутки (рисунок 6). Более мощную фотосинтетическую мощность посевов с величиной ФП за период вегетации 3657,1-3673,6 тыс.м²/га сутки обеспечивали почвозащитная и экологически допустимая технологии. Несколько меньшим он был при возделывании озимой пшеницы по мелиоративной и базовой технологиям - 3186,4-3352,0 тыс.м²/гасутки соответственно.

Рисунок 6 - Фотосинтетический потенциал посевов озимой пшеницы при орошении в зависимости от технологии ее возделывания (среднее за 2002-2004 гг.)

Наши наблюдения позволили установить, что накопление массы воздушно-сухого вещества на единице площади посева происходило адекватно динамике формирования площади листьев. Однако если прирост площади листьев заканчивался в фазе колошения, то накопление массы воздушно-сухого вещества продолжалось, достигая своего максимума в фазу полной спелости (рисунок 7).

Накопление массы воздушно-сухого вещества растениями озимой пшеницы на единице площади посева в течение вегетации зависело от изучаемых в технологиях элементов и их взаимодействия.

Рисунок 7 - Накопление воздушно-сухого вещества озимой пшеницы при орошении в зависимости от технологии ее возделывания (среднее за 2002-2004 гг.)

В процессе вегетации озимой пшеницы наименьшая масса воздушно-сухого вещества на растение наблюдалась на вариантах экстенсивных технологий и к фазе молочной спелости зерна она достигла величины 4,50-4,97 г/растение.

Максимальная масса воздушно-сухого вещества сформировалась на вариантах с экологически допустимой и почвозащитной технологиями возделывания озимой пшеницы, где применялись вспашка и безотвальное рыхление на фоне органоминеральной системы удобрения. Здесь она составила 5,98-6,02 г/растение, что на 1,01-1,05 г/растение, или на 20,3-21,1%, больше, чем на контрольном варианте.

Изучаемые в опыте технологии возделывания озимой пшеницы при орошении оказывали влияние на элементы структуры урожая. С оптимизацией условий роста и развития наблюдалось увеличение всех показателей структуры урожая озимой пшеницы.

Одним из основных элементов, определяющих урожайность озимой пшеницы, является густота продуктивного стеблестоя. В наших исследованиях она изменялась от 428 до 570 шт./м² (таблица 14).

Таблица 14 - Структура урожая озимой пшеницы при орошении в зависимости от технологии возделывания (среднее за 2002-2004 гг.)

Применение экологически допустимой и почвозащитной технологий, где использовалась органоминеральная система удобрения на фоне вспашки и безотвального рыхления, способствовало формированию посевов с максимальной густотой продуктивного стеблестоя - 570 шт./м², что на 122 шт./м², или на 27,2%, больше по сравнению с экстенсивной 1 технологией. Масса зерна с колоса здесь также превышала контроль на 10,7-11,5%. Однако продуктивность колоса на вариантах с экологически допустимой и почвозащитной технологиями была меньше на 2,5-2,3%, что обусловливалось снижением массы 1000 зерен.

По данным математической обработки, между всеми элементами структуры урожая озимой пшеницы и ее урожайностью существовала тесная положительная корреляционная связь (r = 0,951-0,992)

Урожайность озимой пшеницы, возделываемой по кукурузе на зерно при орошении, в среднем за годы исследований изменялась по вариантам опыта от 53,4 до 76,3 ц/га (таблица 15).

Таблица 15 - Урожайность и качество зерна озимой пшеницы при орошении в зависимости от технологии возделывания

Минимальная урожайность зерна, как по годам исследований, так и в среднем за три года была получена на вариантах экстенсивных технологий. По мере интенсификации технологий за счет применения минеральных и органических удобрений урожайность озимой пшеницы возрастала.

Наивысшая урожайность озимой пшеницы - 76,1-76,3 ц/га - по кукурузе на зерно наблюдалась на вариантах с технологиями, где на фоне органоминеральной системы удобрений применялись отвальная и безотвальная с последействием глубокого рыхления обработки почвы. Здесь прибавка урожая по сравнению с контролем составила 22,7-22,9 ц/га, или 42,5-42,9%. Статистически не достоверное снижение урожайности озимой пшеницы по отношению к экологически допустимой и почвозащитной (на 3,0 и 3,2 ц/га) обеспечивала базовая технология.

Органическая система удобрения, применяемая на фоне безотвальной обработки почвы при мелиоративной технологии, не способствовала получению урожая зерна озимой пшеницы на уровне с наилучшими вариантами, что, очевидно связано со слабым последействием внесения навоза под сахарную свеклу. Урожайность здесь находилась на уровне 69,2 ц/га, что на 15,8 ц/га, или 29,6%, больше, чем на контроле. Одинаковой была урожайность озимой пшеницы на вариантах мелиоративной и энергоресурсосберегающей технологиями - 68,3 ц/га.

При выращивании озимой пшеницы после кукурузы на зерно была выявлена вариативность показателя качества зерна в зависимости от технологии их возделывания. В среднем за годы исследований содержание клейковины в зерне озимой пшеницы по вариантам опыта составляло 18,8-23,5% (таблица 15). Наименьшее значение этого показателя было на вариантах с экстенсивными технологиями. Внесение удобрений способствовало повышению содержания сырой клейковины до 20,6-23,5%. Применение органоминеральной системы удобрений на фоне безотвальной и отвальной обработок почвы обеспечивало получение зерна с содержанием сырой клейковины 23,1-23,5%.

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ И АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА САХАРНАЯ СВЕКЛА - СОЯ - КУКУРУЗА НА ЗЕРНО - ОЗИМАЯ ПШЕНИЦА

За ротацию севооборота произошли определенные изменения содержания гумуса в зависимости от изучаемых технологий (таблица 16).

В период уравнительного посева до закладки опыта его содержание в почве составило 2,67% в слое 0-20 см и 2,50% - в слое 20-40 см.

При экстенсивной 1 технологии отмечалась потеря гумуса. Здесь, в начале как первой ротации, так и второй, в слое 0-20 см наблюдалось снижение содержания органического вещества. Ежегодная дегумификация почвы в пределах 0,014% на этом варианте объясняется регулярным оборотом верхнего десятисантиметрового слоя почвы, обогащением его кислородом, что при достаточном количестве влаги и соответствующей температуре способствовало ускорению процессов минерализации органического вещества почвы, вызывавших за собой снижение ее плодородия.

Возделывание культур по базовой технологии, где на протяжении всей ротации вносились только минеральные удобрения на фоне разноглубинной основной отвальной обработки почвы, также не способствовало сохранению общего гумуса в верхнем слое 0-20 см. Уже в начале первой ротации наметилась тенденция к его снижению, которая резко усилилась к началу второй. В сравнении с началом первой ротации дегумификация почвы достигла величины 0,07% при содержании гумуса 2,58%. Очевидно, в условиях орошения в результате ускоренного круговорота органических веществ, несмотря на насыщение севооборота люцерной до 28,6% без дополнительного внесения органики, процесс минерализации гумуса доминирует над процессом его образования.

Таблица 16 - Изменения содержания общего гумуса в почве за ротацию травяно-зернопропашного орошаемого севооборота в зависимости от технологии возделывания, % (по данным СКНИПТИАП)

При возделывании культур по экстенсивной 2 технологии на фоне поверхностной системы основной обработки почвы напротив, отмечалось расширенное воспроизводство гумуса как в слое 0-20 см, так и в слое 20-40 см. Прирост содержания гумуса в верхнем слое связан с заделкой пожнивных остатков. Количество общего гумуса к началу второй ротации составило 2,71%, что в сравнении с контрольным вариантом выше на 0,14%. Увеличение содержания гумуса в слое 20-40 см являлось следствием процесса естественного восполнения. Содержание гумуса на данном варианте было на 0,08% выше, чем на контрольном - 2,60%.

Наиболее стабильное содержание гумуса к началу второй ротации наблюдалось при возделывании культур по экологически допустимой технологии, предусматривающей помимо внесения минеральных удобрений и заделку пожнивных остатков озимой пшеницы и сои. Здесь прирост гумуса по сравнению с изначальным его содержанием составил 0,07%, а содержание гумуса было максимальным - 2,74%. Аналогичная тенденция наблюдалась и в нижележащем слое 20-40 см, где прирост достиг величины 0,09%. Таким образом, содержание общего гумуса в пахотном слое при возделывании культур по экологически допустимой технологии увеличивается, обеспечивая годовой прирост гумуса в слое 0-40 см - 0,015%.

Строение почвы особенно пахотного слоя, является важнейшим фактором плодородия. Оно оказывает решающее влияние на превращение потенциального плодородия в эффективное.

Мониторинг плотности сложения пахотного слоя чернозема выщелоченного при возделывании полевых культур по изучаемым технологиям в условиях орошения показал, что в наблюдаемые сроки объемная масса по вариантам опыта имела более высокие значения по сравнению с оптимальными ее показателями. При этом четко прослеживалась тенденция к чрезмерному уплотнению почвы по всему профилю на вариантах технологий с минимализацией обработки почвы. К середине вегетации сахарной свеклы, сои, кукурузы на зерно и к уборке озимой пшеницы наибольшая плотность почвы с величиной объемной массы 1,41-1,47 г/см³ наблюдалось на вариантах с экстенсивной 2 и энергоресурсосберегающей технологиями (таблица 17).

Возделывание культур по экологически допустимой, почвозащитной и мелиоративной технологиям, в которых применялись органоминеральная и органическая системы удобрения, особенно на фоне безотвальной обработки почвы с периодическим глубоким рыхлением снижало величину объемной массы практически до оптимального уровня. Это обеспечивало благоприятное для роста и развития зерновых культур (кукурузы на зерно и озимой пшеницы) состояние пахотного слоя с параметрами объемной массы 1,35-1,38 и 1,33-1,35 г/см³ и общей пористостью 47,2-48,4% и 48,3-49,4%.

Возделывание технических культур (сахарной свеклы и сои) по данным технологиям обеспечивало удовлетворительные условия для роста и развития с параметрами объемной массы 1,33-1,35 и 1,39-1,42 г/см³, общей пористости - 48,3-49,0 и 45,6-46,7%.

Экологически допустимая, почвозащитная и мелиоративная технологии при возделывании зерновых и технических культур способствовали увеличению количества агрономически ценных агрегатов (0,25-10,0 мм) в пахотном слое 0-30 см до 60,2-65,9% - под сахарной свеклой, до 62,1-65,0% под соей, до 62,7-68,3% - под кукурузой и до 63,8-66,9% - под озимой пшеницей, т. е. коэффициент структурности повысился до 1,51-1,93 под сахарной свеклой, до 1,64-1,84 под соей, до 1,68-2,15 под кукурузой и до 1,76-1,87 под озимой пшеницей. Существенно улучшилось под воздействием органических удобрений и качество структурных агрегатов, т. е. их водопрочность - до 68,1-78,2% под сахарной свеклой, до 73,7-77,4% под соей, до 72,9-76,4% под кукурузой и до 71,2-72,9% под озимой пшеницей, что превышало контроль соответственно по культурам на 5,3-15,4%, 1,2-4,9%, 2,4-5,9% и 5,1-6,8%.

Накопление влаги в почве и суммарный ее расход - показатели, определяющие рост, развитие и продуктивность культур, в значительной степени зависели от технологии их возделывания. Почвозащитная и мелиоративная технологии возделывания зерновых и технических культур, предусматривающие применение в звене севооборота системы безотвальной обработки почвы с периодическим глубоким рыхлением на фоне органоминеральной и органической системы удобрения способствовали большему накоплению по сравнению с экстенсивной технологией запасов продуктивной влаги в слое

фитосанитарный посев агроценоз почва

Таблица 17 - Объемная масса (г/см³), коэффициент структурности и сумма водопрочных агрегатов (%) выщелоченного чернозема в пахотном слое 0-30 см под культурами травяно-зернопропашного севооборота в зависимости от технологии возделывания

почвы 0-160 см: под соей - на 11,2-6,6%, под кукурузой на зерно - на 8,8-9,6%, под озимой пшеницей - на 11,3-4,9% (таблица 18).

Таблица 18 - Запасы продуктивной влаги в начале (W₁) и в конце (W₂) вегетации культур орошаемого севооборота в слое 0-160 см в зависимости от технологии возделывания, мм

Изучение зависимости суммарного водопотребления от технологии возделывания зерновых и технических культур в звене орошаемого травянозернопропашного севооборота показало, что наибольшим оно было по вариантам опыта на посевах сахарной свеклы - 7561-8284 м³/га, на посевах сои колебалось в пределах 5728-6134 м³/га, на посевах кукурузы на зерно составляло 4999-5411 м³/га и наименьшим оказалось на посевах озимой пшеницы - 3926-4657 м³/га (таблица 19). Технологии возделывания зерновых и технических культур, основанные на улучшении питательного режима выщелоченного чернозема, способствовали наиболее экономному расходованию влаги на создание единицы продукции. При этом минимальные значения коэффициентов водопотребления были отмечены при выращивании сахарной свеклы по экологически допустимой, почвозащитной и мелиоративной технологиям, где их величина была меньше по сравнению с экстенсивной 1 технологией на 46,2-44,5%; сои - по экологически допустимой, где разница с контролем составила 38,0%; кукурузы на зерно и озимой пшеницы - по базовой, экологически допустимой и почвозащитной, что было меньше в сравнении с контрольным вариантом на 18,9-17,2% и 23,5-22,6% соответственно. Максимальные величины коэффициентов водопотребления у всех изучаемых в звене севооборота культур наблюдались при их возделывании по экстенсивным технологиям.

Таблица 19 - Влияние изучаемых технологий на суммарное водопотребление и коэффициент водопотребления зерновых и технических культур в условиях орошения

Максимальное количество сорных растений на протяжении всей вегетации зерновых и технических культур отмечалось при их возделывании по технологиям, предусматривающим в звене севооборота систему поверхностной обработки почвы. Технологии, основанные на применении вспашки (экстенсивная 1, базовая и экологически допустимая) обеспечивали снижение потенциальной засоренности на посевах озимой пшеницы по сравнению с почвозащитной и мелиоративной в 1,2-1,5 раза и в 1,8-2,6 раза - по сравнению с экстенсивной 2 и энергоресурсосберегающей; на посевах кукурузы соответственно в 1,1-1,2 и 1,7-1,9 раза; на посевах сахарной свеклы - в 1,3-1,7 и 3,9-4,6 раза; на посевах сои - в 1,2-1,7 и 1,7-2,5 раза.

Изучение динамики элементов минерального питания в черноземе выщелоченном в зависимости от технологий возделывания зерновых и технических культур в звене севооборота показало, что наименее обеспеченными минеральным азотом, подвижным фосфором и обменным калием оказались варианты, не предусматривающие внесения удобрений.

АГРОНОМИЧЕСКАЯ, ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОДУКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ В ЗВЕНЕ СЕВООБООРОТА САХАРНАЯ СВЕКЛА - СОЯ - КУКУРУЗА НА ЗЕРНО - ОЗИМАЯ ПШЕНИЦА

Расчет экономических и биоэнергетических показателей возделывания культур позволил нам определить наиболее эффективные и энергетически целесообразные технологии их выращивания в изучаемом звене севооборота (таблица 20).

Возделывание зерновых и технических культур по экстенсивным технологиям без применения удобрений обеспечивало снижение как производственных затрат, так и затрат совокупной энергии до минимума - 6392,1-6873,5 руб. и 17,7-19,8 ГДж соответственно. При данных затратах на вариантах с экстенсивными технологиями были получены низкие чистый доход с 1 га - 10847,9-12286,5 руб. и приращение энергии - 84,6-90,2 ГДж.

Наиболее эффективным в звене севооборота было выращивание озимой пшеницы, кукурузы на зерно, сахарной свеклы и сои по мелиоративной технологии. Применение навоза в дозе 80 т/га и заделка пожнивных остатков на фоне системы безотвальной основной обработки почвы с периодическим глубоким рыхлением обеспечивали получение высокой урожайности звена - 6,89 т, с чистым доходом 19074,4 руб./га, рентабельностью совокупной продукции 224,8%, выходом основной продукции на 1 ГДж 0,19 т и коэффициентом чистой эффективности 4,8.

Достаточно эффективными по своим экономическим и биоэнергетическим показателям были экологически допустимая и почвозащитная технологии, где наблюдалось получение наибольшего чистого дохода с 1 га - 15927,2-15289,5 руб./га, а рентабельность производства достигла 121,8-144,9%.

Таблица 20 - Агрономическая, экономическая и биоэнергетическая оценка технологий возделывания в звене орошаемого севооборота сахарная свекла - соя - кукуруза на зерно - озимая пшеница (среднее за 1999-2004 гг.)

ВЫВОДЫ

Многолетние исследования, проведенные в длительном многофакторном стационарном опыте на выщелоченном черноземе Западного Предкавказья, дали возможность теоретически обосновать и предложить производству агротехнологии, позволяющие управлять продукционными процессами и повышать уровень потенциальной продуктивности сортов озимой пшеницы и сои, гибридов кукурузы и сахарной свеклы. Обобщение полученных данных позволило сделать следующие выводы о зависимости особенностей роста, развития и продуктивности зерновых и технических культур, а также в целом звена орошаемого травяно-зернопропашного севооборота от технологии возделывания.

1. По сахарной свекле:

1.1.Изучаемые технологии выращивания сахарной свеклы не оказывали заметного влияния на рост и развитие растений до образования четвертой пары настоящих листьев, но обеспечивали более быстрое по сравнению с экстенсивными технологиями наступление фазы смыкания листьев в рядах (на 3-5 дней) и в междурядьях (на 4-7 дней).

1.2. Во все сроки наблюдений между площадью листовой поверхности и урожайностью корнеплодов сахарной свеклы существовала тесная положительная корреляционная связь (r = 0,800-0,987). Максимальную площадь листовой поверхности растений сахарной свеклы в течение всей вегетации (на 1-е июня - 1040,7-1059,6 см²/растение, 1-е июля - 3424,4-3398,8 см²/растение, 1-е августа - 4144,2-4150,3 см²/растение и 1-е сентября - 1136,4-1174,1 см²/растение) формировали посевы сахарной свеклы при выращивании ее по экологически допустимой, почвозащитной и мелиоративной технологиям.

Наибольшая величина фотосинтетического потенциала отмечалась на посевах сахарной свеклы, выращиваемой по экологически допустимой технологии, с применением органоминеральной системы удобрения на фоне вспашки - 2403,5 тыс. м²/га сутки. Минимальная величина фотосинтетического потенциала посевов сахарной свеклы - всего лишь на 36,4-45,5 тыс. м²/гасутки или на 1,5-1,9%, меньше наблюдалась на вариантах с мелиоративной и почвозащитной технологиями, где органическая и органоминеральная системы удобрения применялись на фоне безотвальной обработки почвы в сочетании с глубоким рыхлением до 70 см.

1.3. Наибольшая масса корнеплода была сформирована на безотвальной обработке с глубоким рыхлением на фоне органический системы удобрения - 552,3 г на растение. На 3,4-8,6 г/растение меньшей она была на вариантах с экологически допустимой и почвозащитной технологиями соответственно.

1.4. При улучшении питательного режима почвы урожайность сахарной свеклы в среднем за годы исследований увеличивалась с 273,5 ц/га до 370,2-488,3 ц/га, или на 35,4-78,5%. Наибольшую урожайность корнеплодов сахарной свеклы, как по годам исследований, так и в среднем за три года (470,9-488,3 ц/га) обеспечивали экологически допустимая, почвозащитная и мелиоративная технологии. Прибавка по отношению к контрольному варианту составила 197,4-214,8 ц/га или 72,2-78,5%.

1.5. Содержание сахара в корнеплодах и доброкачественность сока по мере улучшения питательного режима почвы снижались на 0,5-1,2% и 0,7-1,3% абс.%, а потери сахара в мелассе увеличивалась на 0,23-0,29%, в результате чего выход белого сахара при переработке корнеплодов на заводе уменьшался на 0,6-1,8%. Согласно регрессионному анализу, связь между сахаристостью и урожайностью корнеплодов в опыте была тесной, но отрицательной (r = -0,893).

1.6. Максимальный сбор сахара, в среднем за три года, обеспечивала экологически допустимая технология, предусматривающая применение органоминеральной системы удобрения в севообороте. Здесь сбор сахара составил 62,5 ц/га, что на 24,5 ц/га, или в 1,6 раза, больше, чем на контроле.

Технологии, основанные на безотвальной обработке с глубоким рыхлением, с использованием как органоминеральной, так и органической системы обеспечили одинаковый сбор сахара - 60,3 ц/га, что всего лишь на 2,2 ц/га меньше, чем на варианте с экологически допустимой технологией.

1.7. При росте совокупной энергии по сравнению с экстенсивными технологиями, экологически допустимая и почвозащитная при затратах 50,36-50,95 ГДж обеспечивали достаточно высокую продуктивность сахарной свеклы и максимальное приращение энергии 160,69-153,01ГДж соответственно. Это в 1,1-1,2 раза больше, чем на варианте с базовой технологией и в 1,3-1,4 - раза по сравнению с энергоресурсосберегающей. При этом максимальным коэффициент чистой эффективности наблюдался на варианте с экологически допустимой технологией - 3,19.

1.8. Наилучшие показатели экономической эффективности были достигнуты при использовании мелиоративной технологии, где на фоне плоскорезной обработки в сочетании с глубоким рыхлением и внесением навоза в дозе 80 т/га обеспечивалось увеличение чистого дохода до максимума - 18390,7 руб. с 1 га, уровня рентабельности - до 53,3% при снижении себестоимости 1 т корнеплодов до минимума - 727,4 руб.

2. По сое:

2.1. Возделывание этой культуры по изучаемым технологиям при орошении на выщелоченном черноземе не оказывало существенного влияния на сроки наступления фенологических фаз и продолжительность как межфазных периодов, так и вегетационного в целом. В среднем за годы исследований вегетационный период сои составил 128-129 дней.

2.2. Высота растений сои в конце вегетации колебалась от 69,2 до 75,4 см. Наиболее высокорослыми оказались растения сои, возделываемой с применением в технологиях минеральных и органических удобрений, как на фоне традиционной вспашки (базовая, экологически допустимая), так и плоскорезной обработки (почвозащитная). Здесь высота достигла 74,4-75,4 см, что на 4,0-5,0 см больше, чем при экстенсивной 1 технологии.

2.3. Улучшение питательного режима почвы при экологически допустимой, базовой, почвозащитной и мелиоративной технологиях способствовало формированию посевов с более мощной листовой поверхностью. Площадь листьев составила 2617,4-2860,9 см²/растение, а фотосинтетический потенциал - 2,487-2,612 млн. м²/гасутки, что было соответственно в 1,7-1,9 и 1,6-1,7 раза больше по сравнению с экстенсивной 1 технологией. На этих вариантах фотосинтетическая деятельность листовой поверхности посевов сои к полной спелости обеспечивала накопление воздушно-сухого вещества на 36,4-39,7% больше.

2.4. Количество семян и их масса с растения, а также количество растений на единице площади посева зависели от технологии возделывания. Минимальное количество семян с растения - 54,0-55,6 шт. с массой 9,2-9,8 г формировалось на вариантах экстенсивной технологии. Улучшение питательного режима почвы привело к увеличению количества и массы семян с растения соответственно на 14,7-30,0 и на 16,3-34,8%.

Корреляционная зависимость между элементами структуры урожая и урожайностью сои выявила тесную положительную связь (r = 0,971-0,979) и лишь между массой 1000 семян с урожайностью связь была средней (r = 0,425).

2.5. Минимальная урожайность сои была получена на вариантах экстенсивной технологии, в зависимости от способа основной обработки почвы ее величина колебалась от 20,6 до 22,3 ц/га. Получению наибольшего урожая семян сои способствовала экологически допустимая технология. В среднем за три года урожайность здесь составила 31,4 ц/га, что на 10,8 ц/га, или 52,4%, больше, чем на контрольном варианте. Одинаковый урожай обеспечивали базовая и почвозащитная - 30,3 и 30,1 ц/га, что всего лишь на 1,1-1,3 ц/га меньше, чем при экологически допустимой. При мелиоративной технологии урожайность составила 29,2 ц/га, что на 0,9-1,1 ц/га меньше, чем при базовой и почвозащитной и на 2,2 ц/га меньше, чем при экологически допустимой.

2.6. Мелиоративная технология возделывания сои за счет низкого уровня затраченной энергии (15,77 ГДж) при достаточно большом ее приращении - 80,5 ГДж - обеспечила получение в опыте максимального значениия коэффициента чистой эффективности - 5,1 и выхода основной продукции в расчете на 1 ГДж затраченной энергии - 0,19 т, что на 0,03-0,05 т больше в сравнении с другими изучаемыми технологиями.

2.7. Наибольшая экономическая эффективность отмечалась при возделывании сои по мелиоративной технологии. Здесь себестоимость выращиваемой продукции снижалась до минимума - 3291,2 руб., а рентабельность ее производства возрастала до максимума - 355,8% при 34189,8 руб. чистого дохода с 1 га.

3. По кукурузе:

3.1. Продолжительность вегетационного периода растений была разной в зависимости от технологии возделывания: от 128-129 дней при выращивании по экстенсивным технологиям до 132-133 - при использовании базовой, почвозащитной и экологически допустимой.

3.2. Улучшение питательного режима почвы в технологиях возделывания кукурузы способствовало росту значений биометрических показателей. Максимальная высота растений была отмечена на фоне применения экологически допустимой технологии - 236,1 см, что на 57,1 см выше контроля и на 12,0-21,5 см больше чем на вариантах с базовой, почвозащитной и мелиоративной.

3.3. Статистическая обработка полученных данных позволила выявить высокую взаимосвязь (r = 0,909) между густотой стояния растений в конце вегетации и урожайностью кукурузы. Наибольшая густота стояния растений к уборке (49,8-50,0 тыс. шт./га) наблюдалась на варианте с экологически допустимой и почвозащитной технологиями. Процент гибели растений кукурузы здесь был наименьшим в опыте и составил 8,3 и 9,7% соответственно.

3.4. На вариантах экологически допустимой и почвозащитной технологии формировались посевы с более мощной листовой поверхностью - 3098,5-3169,5 см²/растение и фотосинтетическим потенциалом равным 0,793-0,835 млн. м²/гасутки, что превышало показатели экстенсивной 1 технологии в 1,3-1,4 раза.

3.5. Формирование элементов структуры урожая зависело от технологий. В среднем за годы исследований максимальной величины озерненности початка - 436,7-455,4 шт., массы зерна с початка 120,6-122,2 г, массы 1000 зерен 270,7-278,6 г обеспечили базовая, экологически допустимая и почвозащитная технологии. По сравнению с экстенсивной 1 технологией это было больше по озерненности на 4,6-9,1%, массе зерна с початка - на 16,7-18,9% и массе 1000 зерен - на 5,9-9,0%.

3.6. Урожайность зерна кукурузы в среднем за годы исследований по вариантам опыта изменялась от 38,4 до 57,7 ц/га. Улучшение питательного режима почвы обеспечивало достоверное увеличение урожайности по сравнению с контролем на 3,2-12,6 ц/га или на 7,1-27,9%. Максимальную урожайность кукурузы обеспечила почвозащитная технология возделывания 57,7 ц/га, что в 1,3 раза больше в сравнении с экстенсивной 1 технологией. Близкий по величине урожай зерна кукурузы обеспечивали базовая и экологически допустимая - 56,0-55,8 ц/га. Мелиоративная технология возделывания обеспечила урожайность равную 52,5 ц/га, что на 7,0 ц/га, или на 16,4%, больше контроля и на 3,3-5,2 ц/га меньше в сравнении с базовой, экологически допустимой и почвозащитной.

3.7. Применение удобрений в технологиях вело к росту энергетических затрат на 62,2-94,8% по сравнению с экстенсивными технологиями. Из технологий предусматривающих улучшение питательного режима почвы за счет применения минеральных и органических удобрений наиболее биоэнергетически эффективной оказалась мелиоративная технология. Снижение затрат совокупной энергии на этой технологии на 28,3-36,8% по сравнению с базовой, экологически допустимой и почвозащитной при достаточно высоком выходе валовой энергии - 91,4 ГДж - способствовало увеличению коэффициента чистой эффективности до 2,36 и выхода зерна в расчете на 1 ГДж затраченной энергии до 0,19 т.

3.8. Наилучшие экономические показатели обеспечивала мелиоративная технология возделывания кукурузы, предусматривающая применение органической системы удобрения на фоне безотвальной обработки почвы в сочетании с глубоким рыхлением. Здесь получен наибольший чистый доход в опыте - 12514,4 руб./га, что на 1347,9 руб./га больше в сравнении с экстенсивной 1 и на 3628,0-2744,9 руб./га больше, чем на других удобренных вариантах, при уровне рентабельности - 148,5%.

4. По озимой пшенице:

4.1. Изучаемые технологии возделывания озимой пшеницы при орошении на выщелоченном черноземе не оказывали существенного влияния на сроки наступления фенологических фаз и продолжительность как межфазных периодов, так и вегетационного в целом. В среднем за годы исследований вегетационный период озимой пшеницы с периодом зимнего покоя составил 258-260 дней.

4.2. Экологически допустимая и почвозащитная технологии способствовали формированию максимальных показателей густоты стояния растений - 392-389 шт. /м²; фотосинтетической деятельности растений - площади листьев - 161,4-163,3 см²/растение; фотосинтетического потенциала - 3673,6-3657,1 тыс. м²/гасутки; массы сухого вещества - 5,98-6,02 г/растение, которые превышали контроль на 6,9-7,7%, 21,1-22,5%, 42,6-42,0%, 20,3-21,1% соответственно.

4.3. Выращивание озимой пшеницы по экологически допустимой и почвозащитной технологиям способствовало формированию посевов с густотой продуктивного стеблестоя 570 шт. /м² и массой зерна с одного колоса - 1,35-1,36 г. Данные элементы структуры урожая озимой пшеницы превышали аналогичные показатели на вариантах с другими изучаемыми в опыте технологиями, в том числе и с вариантом экстенсивной технологии 1 (контроль) по густоте продуктивного стеблестоя на 27,2% и массе зерна с одного колоса - на 10,6-11,5%.

4.4. Урожайность озимой пшеницы, выращиваемой при орошении, в среднем за годы исследований по вариантам опыта изменялась от 47,9 до 76,3 ц/га.

Возделывание озимой пшеницы по экологически допустимой и почвозащитной технологиям обеспечивало по сравнению с экстенсивными технологиями 1 и 2 повышение урожайности на 22,7-22,9 и 28,2-28,4 ц/га, или на 42,5-42,9% и на 58,9-59,3% соответственно. Такая прибавка урожая при НСР₀₅ в опыте, равной 3,3 ц/га являлась существенной по материалам математической обработки данных. Как экологически допустимая, так и почвозащитная технологии обеспечивали и получение зерна с содержанием сырой клейковины 23,1-23,5%, что больше контроля на 4,3-4,7%. При этом качество зерна оценивалось как ценное и относилось по классификационным нормам показателей согласно ГОСТ 9353-90, к 3 классу.

4.5. Энергетически целесообразно возделывать озимую пшеницу при орошении по мелиоративной технологии, которая обеспечивает получение высокого коэффициента чистой эффективности - 10,2 при выходе зерна в расчете на 1 ГДж затраченной энергии 0,32 т. Целесообразно также возделывание озимой пшеницы при орошении по почвозащитной технологии, обеспечивающей наибольшее приращение энергии - 240,0 ГДж при коэффициенте чистой продуктивности, равном 9,70 и наибольшем выходе энергии с 1 га (264,7 ГДж).

4.6. Применение почвозащитной технологии возделывания озимой пшеницы при орошении обеспечивало получение максимальной величины чистого дохода с 1 га, который составил 12272,0 руб./га. Это превышало другие варианты на 99,4-5337,0 руб./га. Почвозащитная технология также обеспечивала низкую себестоимость зерна - 1192,0 руб./т и высокую норму рентабельности - 135,0%.

5. Наиболее полная многосторонняя оценка изучаемых технологий может быть дана в звене севооборота сахарная свекла - соя - кукуруза на зерно - озимая пшеница при сравнении их влияния на почву, растение, его энергетику и экономику выращивания.

5.1. Максимальную суммарную продуктивность культур в звене севооборота - 290,0 ц/га з. е., что на 98,4 ц/га з. е. или на 51,4%, больше по сравнению с контролем обеспечивала экологически допустимая технология. Несколько меньшей суммарная продуктивность звена - 286,1 ц/га з. е. - была получена на варианте с почвозащитной технологией, где в отличие от экологически допустимой технологии, органоминеральная система удобрения применялась на фоне безотвальной обработки с глубоким рыхлением почвы, причем дважды в звене.

По выходу суммарной продуктивности звена севооборота мелиоративная технология не уступала базовой - 275,4 ц/га з. е., что всего лишь на 10,7-14,6 ц/га з. е., или на 3,7-5,0%, меньше чем при почвозащитной и экологически допустимой соответственно.

5.2. Содержание гумуса в слое почвы 0-20 и 20-40 см увеличивалось при возделывании культур по экологически допустимой технологии, обеспечивая годовой прирост гумуса в слое 0-40 см 0,015%. Максимальным содержание общего гумуса было в слое 0-20 см - 2,74%, в слое 20-40 см - 2,66%.

Наибольшие потери общего гумуса - от 0,09 до 0,10% - наблюдались при возделывании культур по экстенсивной 1 и базовой технологиям.

5.3. Применение в звене полевого орошаемого севооборота экологически допустимой, почвозащитной и мелиоративной технологий возделывания зерновых и технических культур способствовало увеличению содержания в слое 0-30 см агрономически ценных агрегатов под сахарной свеклой до 60,2-65,9%, под соей - до 62,1-65,0%, кукурузой - 62,7-68,3% и озимой пшеницей - до 63,8-66,9%. Это обеспечивало благоприятное для роста и развития зерновых культур (кукурузы на зерно и озимой пшеницы) состояние пахотного слоя с параметрами объемной массы 1,35-1,38 и 1,33-1,35 г/см³ и общей пористостью 47,2-48,4% и 48,3-49,4%.

Возделывание технических культур (сахарной свеклы и сои) по данным технологиям обеспечивало удовлетворительные условия для роста и развития с параметрами объемной массы 1,33-1,35 и 1,39-1,42 г/см³, общей пористостью 48,3-49,0 и 45,6-46,7%.

5.4. Максимальное количество сорных растений на протяжении всей вегетации зерновых и технических культур отмечалось при их возделывании по технологиям, предусматривающим в звене севооборота систему поверхностной обработки почвы. Технологии, основанные на применении вспашки (экстенсивная 1, базовая и экологически допустимая) обеспечивали снижение потенциальной засоренности на посевах озимой пшеницы по сравнению с почвозащитной и мелиоративной в 1,2-1,5 раза и в 1,8-2,6 раза по сравнению с экстенсивной 2 и энергоресурсосберегающей; на посевах кукурузы - соответственно в 1,1-1,2 и 1,7-1,9 раза; на посевах сахарной свеклы - в 1,3-1,7 и 3,9-4,6 раза; на посевах сои - в 1,2-1,7 и 1,7-2,5 раза.

5.5. Почвозащитная и мелиоративная технологии возделывания зерновых и технических культур, которые предусматривают применение в звене севооборота системы безотвальной обработки почвы с периодическим глубоким рыхлением на фоне органоминеральной и органической системы способствовали большему по сравнению с экстенсивной технологией запасов накоплению продуктивной влаги в слое почвы 0-160 см: под соей - на 11,2-6,6%, под кукурузой на зерно - на 8,8-9,6%, под озимой пшеницей - на 11,3-4,9%.

Изучение суммарного водопотребления в зависимости от технологии возделывания зерновых и технических культур в звене орошаемого травянозернопропашного севооборота показало, что наибольшим оно было по вариантам опыта на посевах сахарной свеклы, составив 7561-8284 м³/га, на посевах сои колебалось в пределах 5728-6134 м³/га, на посевах кукурузы на зерно было в пределах 4999-5411 м³/га и наименьшим оказалось на посевах озимой пшеницы - 3926-4657 м³/га.

Технологии возделывания зерновых и технических культур, основанные на улучшении питательного режима выщелоченного чернозема, способствовали наиболее экономному расходованию влаги на создание единицы продукции. При этом минимальные значения коэффициентов водопотребления были отмечены при выращивании сахарной свеклы по экологически допустимой, почвозащитной и мелиоративной технологиям, где их величина была меньше по сравнению с экстенсивной 1 технологией на 46,2-44,5%; сои - по экологически допустимой, где разница с контролем составила 38,0%; кукурузы на зерно и озимой пшеницы - по базовой, экологически допустимой и почвозащитной, что было меньше в сравнении с контрольным вариантом на 18,9-17,2% и 23,5-22,6% соответственно.

5.6. Изучение динамики элементов минерального питания в черноземе выщелоченном в зависимости от технологий возделывания зерновых и технических культур в звене севооборота показало, что наименее обеспеченными минеральным азотом, подвижным фосфором и обменным калием оказались варианты, не предусматривающие внесения удобрений.

С улучшением питательного режима почвы в звене севооборота наблюдался рост суммарной продуктивности. Наивысший ее показатель в звене изучаемого севооборота обеспечивали экологически допустимая и почвозащитная технологии возделывания зерновых и технических культур (290,0-286,1 ц/га з. е.). Высокая продуктивность получена и на варианте с мелиоративной технологией возделывания культур - 275,4 ц/га з. е., что на 14,6-10,7 ц/га меньше.

5.7. Из изучаемых технологий наиболее эффективной была мелиорати...