CC BY
38
УДК 633.853.494
ПРИЕМЫ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯРОВОГО РАПСА И ИХ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
В. А. Гущина, доктор с.-х. наук, профессор; А. С. Лыкова, канд. с.-х. наук, ст. преподаватель
ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», т. 8412-628-367; е-таП: [email protected]
Определены оптимальные сроки посева и нормы высева ярового рапса в лесостепи Среднего Поволжья, дана биоэнергетическая оценка изучаемым приемам.
Ключевые слова: рапс, сроки посева, нормы высева, фотосинтез, урожайность, энергетическая эффективность.
Рапс, занимая достойное место в мировом сельскохозяйственном производстве, является сравнительно молодой культурой в нашей стране. По данным ФАО, доля рапса в сельскохозяйственном производстве составляет 12 % от общей площади посевов масличных культур [8].
Семена рапса ценятся за высокое содержание в них масла (40...45 %) и белка (21...33 %). Они содержат 6.7 % клетчатки и 24.26 % безэкстрактивных веществ [1, 5, 6]. По выходу масла семена рапса уступают лишь кунжуту и клещевине, а по общему выходу с гектара он не уступает ни одной масличной культуре [2]. По ценности рапсовому маслу отводится первое место в мире среди растительных масел. В структуре потребления из 17 масличных культур мира масло рапса занимает третье место (9,8 %) [3].
Рапс представляет большой интерес как один из важнейших источников кормового белка. В качестве корма могут быть использованы семена рапса (для птицы), рапсовая мука, жмых, шрот, масло и зеленая масса растений [13; 14]. На базе рапса возможно создание поливидовых агрофи-тоценозов в трех-четырех-компонентных
смесях с зерновыми (овес, ячмень), бобовыми (горох, вика, пелюшка, люпин, кормовые бобы), подсолнечником и райграсом однолетним [4], отличающихся дешевизной, доступностью для потребителя и хорошей сбалансированностью кормовой массы по протеину [10].
При возделывании рапса, по данным Wilhelm A. (1987), в почву поступает примерно 100 т/га сухого органического вещества с относительно узким соотношением С: N. Из них около 25.30 % приходится на опадающие в процессе вегетации растений листья. С корневыми и пожнивными остатками в почву возвращается около 15 кг/га азота, 15 кг/га фосфора, 70 кг/га кальция и 15 кг/га серы, что эквивалентно внесению в почву 15 тонн навоза [9; 12]. Посев рапса способствует очищению полей от сорняков, благоприятно влияет на рыхлость и спелость почвы [7].
Решающее влияние на рост, развитие и продуктивность растений ярового рапса оказывают такие агротехнические приемы, как норма высева и срок посева. С целью изучения этого влияния в 2008-2010 гг. проводили исследования на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом в усло-
Нива Поволжья № 2 (19) май 2011 11
виях ФГУП «Учхоз «Рамзай» Пензенской ГСХА. Рапс сорта Ратник, семена которого обработаны инсектицидным протравителем Круйзер, высевали в три срока нормами от 1,5 до 4,0 млн. шт./га всхожих семян с интервалом 0,5 млн. шт.
Погодные условия в годы проведения исследований были различными. Наиболее благоприятным был 2008 год. Вегетационный период по срокам посева характеризовался как влажный (ГТК - 1,4...1,5). Созревание семян проходило при сухой, жаркой погоде (ГТК - 0,2.0,8). В 2009 году за период вегетации рапса выпало 264,6. 268,4 мм осадков, при сумме положительных температур 1685,8.1860,2 °С. Однако в период посева первых двух сроков осадков выпало 0,3 мм при среднемноголетней норме 14,4 мм, что затянуло появление всходов. Обильные осадки в третьей декаде мая (56,5 мм) и прохладная погода (14,7 °С) создали благоприятные условия для появления всходов на всех сроках посева. Период созревания характеризовался пониженным температурным режимом (15,3. 17,2 °С) и изобилием осадков (76,3.99,4 мм). Острым дефицитом осадков при высоких температурах воздуха характеризовался 2010 год.
Определяющими факторами появления всходов ярового рапса являлись условия влаго- и теплообеспеченности посевного
слоя. В годы исследований они появлялись на 5.26-е сутки. Хорошее увлажнение верхнего слоя почвы и высокая температура (15,9 °С) в период посева в 2008 году способствовали быстрому и дружному появлению всходов на 5-6-й день. Увеличение продолжительности данного периода в 2009-2010 годах обусловлено малым количеством осадков во время посева (4,1 мм при среднемноголетнем 27,4 мм). При ран-невесеннем посеве рапса в 2009 и 2010 гг. всходы появились на 21.26-й день, при втором сроке сева - на 15.19-й день. Период посев-всходы при позднем сроке составил 11.12 дней.
Во влажную прохладную весну 2008 года при всех сроках посева полнота всходов была практически одинаковой - 84,5. 86,0 %. В 2009 году при ранневесеннем посеве часть семян, попавших во влажный слой почвы, проросла, но для дальнейшего развития проростков влаги было недостаточно, и всходы не появились из-за повышенной чувствительности мелкосемянной культуры к иссушению верхнего слоя почвы. В связи с этим полевая всхожесть снизилась и составила 73,2.74,0 %, густота всходов - 110,6.293,6 шт./м2. На последующих сроках полнота всходов находилась на уровне 2008 года -84,2.85,1 %. В 2010 году на всех сроках посева наблюдалась такая же закономерность, как и при
80 -,
70 60 50
2
СМ
2 40 о л н
30 20 10
03 1,5 млн. шт./га В 2,0 млн. шт./га
□ 2,5 млн. шт
□ 3,0 млн. шт И 3,5 млн. шт ■ 4,0 млн. шт
Рис. 1. Площадь листьев посевов ярового рапса (2008-2010 гг.)
0
£
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
□ 1,5 млн. шт./га
■ 2,0 млн. шт./га 0 2,5 млн. шт./га В 3,0 млн. шт./га
□ 3,5 млн. шт./га
■ 4,0 млн. шт./га
Рис. 2. Фотосинтетический потенциал растений ярового рапса (2008-2010 гг.)
ранневесеннем посеве в 2009 году, полевая всхожесть составила 72,0.73,9 %.
Об уровне фотосинтетической деятельности растений можно судить по интенсивности накопления сухого вещества растений, что связано с величиной листовой поверхности и чистой продуктивностью фотосинтеза [15]. В процессе исследований установлено, что показатели фотосинтетической деятельности посевов ярового рапса определялись изучаемыми приемами и метеорологическими условиями. Максимальной площади листьев растения достигали в фазу бутонизации за счет большей обли-ственности растений (рис. 1). С увеличением нормы высева от 1,5 до 4,0 млн. шт./га повышается густота стояния растений и происходит нарастание листовой поверхности с 31,1 до 70,2 тыс.м 2 /га. Оптимальную площадь листьев 39,6.47,9 тыс.м2 /га растения сформировали при раннем сроке посева с нормой высева 2,0.2,5 млн. всхожих семян на гектар. В фазу зеленого стручка ассимиляционная поверхность была минимальной - 9,0.18,5 тыс.м2 /га, так как листья после подсыхания опадали.
Фотосинтетический потенциал хорошо развитых посевов ярового рапса с увеличением нормы высева от 1,5 до 4,0 млн. шт./га возрастает (рис. 2). Так, при раннем сроке посева в период розетки листьев -бутонизации ФП повышался от 375,7 до 872,8 тыс.м2сут./га, в фазу бутонизации -цветения - от 240,7 до 541,3 тыс.м2сут./га. Период цветение - зеленый стручок более продолжительный, поэтому растения боль-
ше аккумулируют энергию солнца, их ФП выше - 371,2.822,9 тыс.м2сут./га. При посеве рапса в поздние сроки период вегетации сокращается, что и приводит к снижению показателей фотосинтетического потенциала.
В фазе бутонизации, когда фотосинтетическая деятельность преобладала над уровнем потребления продуктов фотосинтеза растениями, показатель чистой продуктивности фотосинтеза был максимальным. При ранневесеннем посеве по мере увеличения нормы высева ЧПФ снижалась от 4,32 до 3,83 г/м2сутки, так как в загущенных посевах происходит взаимозатенение растений (рис. 3). На последующих сроках сева ЧПФ была ниже (3,72.4,24 г/м2-сутки).
Чистая продуктивность фотосинтеза была минимальной в фазе зеленого стручка, когда происходило формирование стручков и семян. При посеве рапса одновременно с ранними зерновыми культурами ЧПФ находилась на уровне 0,94.1,27 г/м2 сутки, что в 1,10.1,12 раза больше, чем в последующие сроки.
Продуктивность любого агроценоза является сложным показателем, в формировании которого важная роль принадлежит элементам структуры урожая. При посеве рапса одновременно с ранними яровыми культурами растения лучше ветвились (3,1.4,4 шт./раст.), формировали больше стручков (17,1.26,4 шт./раст.) и семян в них (13,6.19,8 шт.). Важным признаком, определяющим продуктивность растения,
Нива Поволжья № 2 (19) май 2011 13
□ 1,5 млн. шт./га
■ 2,0 млн. шт./га
□ 2,5 млн. шт./га В 3,0 млн. шт./га
□ 3,5 млн. шт./га
■ 4,0 млн. шт./га
Рис. 3. Чистая продуктивность фотосинтеза растений ярового рапса (2008-2010 гг.)
является масса 1000 семян. Наиболее крупные семена получены при первом сроке посева с нормой высева 1,5 млн. всх. семян на гектар (2,83 г). На 0,05.0,10 г была меньше масса 1000 семян при посеве с нормой 2,0.2,5 млн. Это снижение компенсируется количеством сохранившихся растений к уборке, а следовательно, непосредственно влияет на урожайность.
При посеве рапса одновременно с ранними яровыми культурами в 2008 году при норме высева 2,0.2,5 млн. шт./га получена максимальная урожайность семян 2,20. 2,15 т/га (таблица). При тех же нормах высева позднего срока посева урожайность семян снизилась соответственно до 1,65 и 1,61 т/га, так как растения быстро переходят в генеративную фазу, что снижает способность к формированию высоких урожаев маслосемян. Увеличение густоты стояния приводит к снижению числа и размеров генеративных органов на растении, в результате чего продуктивность падает. Так, при раннем и позднем сроках посева увеличение нормы высева семян до 4,0 млн. шт./га снизило урожайность на 0,32 т/га, она составила 1,88 и 1,33 т/га соответственно. Индивидуальная продуктивность растений рапса при норме 1,5 млн. всхожих семян на гектар не компенсирует чрезмерную изреженность посевов и приводит к снижению урожайности при ранневесеннем посеве рапса до 1,90 т/га, на последующих сроках до 1,62 и 1,52 т/га.
В условиях засушливой весны 2009 года наивысшая урожайность семян (1,78 и
1,74 т/га) по всем срокам посева получена при тех же нормах высева, что и в 2008 году.
Семенная продуктивность растений ярового рапса, т/га
Срок посева Норма высева, млн. шт./га 2008 г. 2009 г. 2010 г. Средняя
I 1,5 1,90 1,58 0,82 1,43
2,0 2,20 1,76 0,87 1,61
2,5 2,15 1,73 0,85 1,58
3,0 1,97 1,65 0,81 1,48
3,5 1,93 1,60 0,76 1,43
4,0 1,88 1,53 0,71 1,37
II 1,5 1,62 1,61 0,81 1,35
2,0 1,78 1,77 0,87 1,47
2,5 1,72 1,73 0,84 1,43
3,0 1,67 1,66 0,81 1,38
3,5 1,57 1,60 0,75 1,31
4,0 1,46 1,54 0,70 1,23
III 1,5 1,52 1,60 0,81 1,31
2,0 1,65 1,78 0,87 1,43
2,5 1,61 1,74 0,85 1,40
3,0 1,54 1,66 0,81 1,34
3,5 1,45 1,61 0,75 1,27
4,0 1,33 1,54 0,71 1,19
НСР05, т/га: 2008 г. А - 0,013, В - 0,019, АВ - 0,033; 2009 г. В - 0,016; 2010 г. В - 0,07
В экстремальных условиях 2010 года независимо от сроков посева получена урожайность семян 0,70.0,87 т/га. При
этом прослеживалась закономерность формирования урожайности в зависимости от густоты стояния растений.
В среднем за три года более высокая урожайность получена при ранневесеннем сроке посева с нормой высева 2,0.2,5 млн. всхожих семян на гектар (1,61 и 1,58 т/га), наименьшая (1,43 и 1,40 т/га) - при позднем. Уменьшение нормы высева до 1,5 млн. и увеличение до 4,0 млн. шт./га снизило урожайность при раннем сроке посева на 11 %, при последующих - на 6.8 %.
Мероприятия по использованию технологических приемов выращивания культур в сельскохозяйственном производстве должны быть энергетически целесообразными [11].
В агроценозах кроме энергии, фиксируемой растениями в процессе фотосинтеза, и энергии, запасенной в гумусе почвы, определенную роль играют различные виды антропогенной энергии, привлекаемой человеком, - топливо, используемое сельскохозяйственной техникой и автомобилями, электроэнергия, затраченная на протравливание, сушку и доработку семян.
При возделывании ярового рапса, в зависимости от различных сроков сева и норм высева, затраты совокупной энергии на 1 га в 2008 и 2009 годах находились на уровне 23,10.26,87 ГДж/га. Снижение урожайности в 2010 году сопровождалось и уменьшением затрат до 15,01.16,30 ГДж/га.
Количество энергии в урожае в зависимости от продуктивности изменялось в 2008 году от 26,6 до 44,0 ГДж/га, в 2009 -от 30,60 до 35,60 ГДж/га. Посевы засушливого 2010 года накапливали энергии в урожае в 1,9.2,5 раза меньше, чем в предыдущие годы. Максимальный эффект (43,00. 44,00 ГДж/га) был достигнут в 2008 году в первый срок посева при норме высева 2,0 и 2,5 млн. шт./га.
Проведенные расчеты показывают, что эффективность производства маслосемян рапса зависит от уровня урожайности. Повышение продуктивности рапсового поля до 2,15.2,20 т/га в 2008 году при ранневе-сеннем посеве влечет за собой увеличение затрат совокупной энергии до 26,78.26,87 ГДж/га, но такое незначительное увеличение не приводит к снижению чистого энергетического дохода, а наоборот, он достигает максимальной величины (16,22.17,13 ГДж). Энергетический коэффициент составил 1,61 и 1,64. При урожайности масло-семян 1,33 т/га в варианте с нормой высе-
ва 4,0 млн. всхожих семян /га при позднем сроке посева затраты совокупной энергии составляют 23,10 ГДж/га. Однако чистый энергетический доход при этом не превышает 3,50 ГДж, а энергетический коэффициент - 1,15.
В условиях засушливой весны 2009 года из-за снижения урожайности чистый энергетический доход снизился до 5,87. 10,43 ГДж, что в 1,6.1,9 раза меньше, чем при раннем сроке посева в 2008 году. В 2010 году, когда условия для роста и развития ярового рапса были менее благоприятными, получен минимальный чистый энергетический доход (0,18.1,71 ГДж), а при повышенных нормах высева (3,5.4,0 млн. шт./га) он не получен. Однако при норме высева 2,0.2,5 млн. шт./га при первом сроке сева он превысил как более, так и менее загущенные посевы, доход составил 1,71 и 1,40 ГДж соответственно.
В среднем за три года увеличение нормы высева от 1,5 до 4,0 млн. всхожих семян на гектар и поздний срок посева приводят к повышению энергетической себестоимости до 16,80.18,52 ГДж, против 15,70.16,90 ГДж при раннем сроке посева. Это происходит за счет снижения урожайности семян. Так, наименьшая энергетическая себестоимость (12,21.13,71 ГДж) получена при ранневесеннем посеве в 2008 году, а наибольшая (18,74.22,01 ГДж) - в 2010 году при позднем посеве.
Максимальные коэффициенты энергетической эффективности (1,64 и 1,61) получены в 2008 году в вариантах с нормой высева 2,0.2,5 млн. шт./га в первый срок посева. В 2009 году коэффициенты биоэнергетической эффективности были ниже, но наибольшее значение (1,42 и 1,40) обеспечили те же нормы высева при ранневесеннем посеве. Аналогичная тенденция прослеживается и в 2010 году, однако коэффициенты энергетической эффективности были минимальными (1,11 и 1,09).
Таким образом, проведенные исследования показали, что в условиях влажной весны 2008 года в первый срок посева была получена максимальная урожайность ярового рапса 2,20.2,15 т/га при норме высева 2,0.2,5 млн. всх. семян/га, которая существенно превысила как более, так и менее загущенные посевы, так как это обусловлено особенностями саморегуляции растений. В экстремальных условиях 2010 года независимо от сроков посева урожайность семян ярового рапса была наименьшей - 0,70.0,87 т/га.
Нива Поволжья № 2 (19) май 2011 15
Литература
1. Артеменко, И. П. Актуальные проблемы маслосемян в России / И. П. Артеменко, Р. Н. Дзюбинский // Масложировая промышленность. - 2005. - № 4. - С.4-7.
2. Вдовиченко, В. К. Агротехника и продуктивность озимого рапса / В. К. Вдовиченко, Ю. В. Шелестов, Е. И. Вдовиченко // Технические культуры. - 1991. - № 5. -С. 24-26.
3. Вишневский, П. С. Пути повышения производства озимого и ярового рапса в лесостепи Украины / П. С. Вишневский, И. Н. Свидинюк // Рапс: масло, белок, биодизель: материалы Международной научно-практической конференции (25 - 27 сентября 2006 г., г. Жодино). - Минск: «ИВЦ Минфина», 2006. - С. 35-41.
4. Воловик, В. Т. Селекция рапса во ВНИИ кормов / В. Т Воловик, В. В. Рудо-ман, Т. В. Леонидова, Т. В. Прологова // Рапс: масло, белок, биодизель: материалы Международной научно-практической конференции (25 - 27 сентября 2006 г., г. Жодино). - Минск: ИВЦ Минфина, 2006. -С. 57-61.
5. Гущина, В. А. Формирование продуктивности и качества маслосемян ярового рапса в зависимости от норм высева / В. А. Гущина, Е. В. Жеряков // Нива Поволжья. - 2008. - № 2(7). - С. 10-13.
6. Даньшин, Ю. И. Биологическое обоснование сроков и способов уборки ярового рапса на семена в ЦЧЗ / Ю. И. Даньшин // Совершенствование технологии возделывания технических и кормовых культур в ЦЧЗ: сборник трудов. - 1991. - С. 43-49.
7. Дружкин, А. Ф. Особенности возделывания ярового рапса в условиях Саратовской области / А. Ф. Дружкин, Г. В. Ку-харенко // Вестник Саратовского госагро-университета им. Н. И. Вавилова. - 2008. -№ 7. - С. 15-19.
8. Исакова, О. Н. Перспективы применения и выращивания рапса в России / О. Н. Исакова // Масложировая промышленность. - 2005. - № 4. - С. 7-8.
9. Кондрашин, Б. С. Эффективность возделывания ярового рапса / Б. С. Кондрашин, А. Ф. Мельник, А. В. Бирюков // Зерновое хозяйство. - 2006. - № 3. - С. 11-13.
10. Пирогов, О. А. Биолого-хозяйственная оценка сортов ярового рапса с позиции специализированного использования / О. А. Пирогов, Е. Р. Шукис, Г. Г. Дегтяренко // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2008. - № 3 (41). -С. 9-14.
11. Посыпанов, Г. С. Энергетическая оценка технологии возделывания полевых культур / Г. С. Посыпанов, В. Е. Долгодво-ров. - М.: Изд-во МСХА, 1995. - 21 с.
12. Стефанский, В. В. Интенсивная технология производства рапса / В. В. Стефанский, Г. С. Майстренко. - М.: Росагро-промиздат, 1990. - 188 с.
13. Федотов, В. А. Рапс России / В. А. Федотов, С. В. Гончаров, В. П. Савенков. -Москва: Агролига России, 2008. - 336 с.
14. Хусаинов, А. Т. Подбор оптимального предшественника при возделывании ярового рапса в условиях Северного Казахстана / А. Т. Хусаинов, Г. Ж. Шайхин // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2010. - № 8 (70). -С. 13-16.
15. Шайхутдинов, Ф. Ш. Фотосинтетическая деятельность посевов яровой пшеницы в зависимости от норм высева и фона питания / Ф. Ш. Шайхутдинов, И. М. Сер-жанов, Ш. Ш. Шайхразиев и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2010. - № 3 (17). - С. 128-131.
16. Wilhelm, A. Raps - eine garefordernde Kulturpflanze / A. Wilhelm // Fortschr. Landwirt. - 1987. - № 17. - P. 2-4.
