CC BY
89
2014 г. №2(22)
УДК 631.584.4.633.18 (470.47) ББК 42.14
Э.Б. Дедова, И.А. Ниджляева, Г.Н. Кониева
ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯРОВОГО РАПСА В РИСОВОМ СЕВООБОРОТЕ КАЛМЫКИИ
В статье представлена технология возделывания ярового рапса адаптированная к рисовым севооборотам с использованием остаточных после риса запасов влаги (280... 320 мм) для получения до 2,5 т/га семян, позволяющая улучшить мелиоративное состояние земель и плодородие почвы. Обоснована экологическая эффективность мелиорирующего воздействия ярового рапса в рисовом севообороте, способствующая повышению показателей плодородия бурых полупустынных почв в рисовом севообороте.
Ключевые слова: рисовый севооборот, яровой рапс, сорт, норма высева, уровень минерального питания, предшественник, аллелопатия, фитомелиорант, уровень грунтовых вод.
E.B. Dedova, I.A. Nidzhljaeva, G.N.Konieva
TECHNOLOGY OF CULTIVATION OF SPRING RAPE IN RICE ROTATION KALMYKIA
The paper presents the technology of cultivation of spring rape adapted to the rice crop rotation using residual stocks of moisture (280... 320 mm) for up to 2.51/ha of seeds that improves the condition of land and soil fertility. Substantiated environmental efficiency ameliorating effects of spring rape in a rice crop rotation, enhances fertility indicators brown semidesert soils in rice crop rotation.
Key words: rice crop rotation, spring rape, variety, seeding rate, mineral nutrition, predecessor, allelopathy, fitomeliorantov, the groundwater level.
Одним из приемов обеспечения экологически безопасного и высокоэффективного функционирования рисовых мелиоративных агроландшафтов Калмыкии является внедрение ресурсосберегающих технологий возделывания суходольных культур, способных формировать высокие урожаи без полива с использованием остаточных после риса запасов влаги. Это позволяет более эффективно использовать орошаемые земли и воду, ускоряет окультуривание периодически затопляемых почв рисовых полей, увеличивает выход высокоценной белковой кормовой продукции, что способствует гармоничному сочетанию рисосеяния с созданием кормовой базы для животноводства [1, 3].
Одной из таких малоэнергоемких культур широкого спектра использования является яровой рапс. По пищевым и кормовым достоинствам яровой рапс значительно превосходит многие сельскохозяйственные культуры. Так, в 1 кг рапсовой муки из семян содержится 400.. .500 г жира, до 380 г белка, что в 1,9.. .4 раза больше, чем в гороховой, пшеничной и ячменной муке. Ценным кормом, не уступающим по содержанию белка бобовым культурам, является зеленая масса рапса, обладающая сочностью, хорошей
13
ВЕСТНИК КАЛМЫЦКОГО УНИВЕРСИТЕТА
переваримостью, незначительным количеством клетчатки. Кроме этого, растения ярового рапса обогащают почву органическим веществом за счет дополнительного поступления в почву растительных остатков, повышают ее биологическую активность, улучшают фитосанитарное состояние полей, оказывают положительное влияние на рост, развитие и урожайность основной культуры севооборота - риса, снижают его засоренность и поражение растений вредителями и болезнями.
Однако для более полной реализации потенциальных возможностей ярового рапса, как фитомелиоранта рисовых полей, необходимо разработать приемы его возделывания, способствующие активизации процесса формирования урожая с использованием остаточных запасов влаги после риса. Одним из путей улучшения экологического состояния земель на землях рисовых оросительных систем и повышения продуктивности риса является внедрение в рисовые севообороты мелиоративного поля (наряду с планировкой чеков, очисткой каналов, ремонтом гидротехнических сооружений проводится фитомелиорация), что способствует повышению и сохранению плодородия почвы рисовых чеков.
Целью исследований является повышение продуктивности рисового севооборота за счет включения в него посевов ярового рапса в качестве фитомелиоранта и разработка агротехнических приемов его возделывания, обеспечивающих рациональное использование остаточной после риса влаги и формирование запланированной урожайности семян до 2,5 т/га.
Экспериментальные исследования по изучению агромелиоративной роли и экономической эффективности возделывания ярового рапса как сопутствующей культуры в рисовом севообороте и его влияния на урожайность риса проводятся с 2006 года на территории ФГУП «Харада» Россельхозакадемии Октябрьского района Республики Калмыкия, расположенной в зоне деятельности Сарпинской ООС.
Почвы опытного участка - бурые полупустынные средне- и тяжелосуглинистые, характеризуются щелочной реакцией среды (рН = 8... 8,4), плотностью сложения пахотного слоя 1,28.1,30 т/м3, низким содержанием гумуса (в слое 0.0,4 м) - 1,15.1,26% и азота - 42,7.63,5 мг/кг; повышенным содержанием подвижного фосфора (85,6.94,1 мг/кг) и высоким обменным калием (485.510 мг/кг). Почвы рисовых чеков после возделывания риса характеризуются незначительной вариабельностью содержания легкорастворимых солей в метровом слое - 0,093.0,097%. Грунтовые воды хлоридно-сульфатно-натриево-кальциевые с минерализацией 4,2.6,4 г/л залегают на глубине 1,5.2,2 м.
Полевой двухфакторный опыт по влиянию азотного питания и нормы высева на продукционный процесс и урожайность семян ярового рапса с использованием остаточной после риса влаги был заложен рендомезировано с четырехкратной повторностью. Схема опыта по фактору А (минеральное питание) включала следующие дозы внесения азотных удобрений: вариант А1 - без удобрений (контроль); вариант А2 - внесение N90 - для получения планируемой урожайности 2,0 т/га семян; вариант А3 - внесение N120 - для получения планируемой урожайности 2,5 т/га семян. Изучение норм высева семян ярового рапса (фактор В) проводилось по следующей схеме: вариант В1 - норма высева 1,5 млн.шт/га; вариант В2 - норма высева 2,0 млн.шт/га; вариант В3 - норма высева 2,5 млн.шт/га; вариант В4 - норма высева 3,0 млн.шт/га. Посев проводили с междурядьем 30 см. Общая площадь участка 0,18 га.
Результаты исследований и их обсуждение. Оптимизация норм высева - важный вопрос технологии возделывания рапса на семена. Как показали результаты наших исследований в более загущенных посевах ярового рапса после появления всходов
14
2014 г. №2(22)
довольно быстро (на 7.. .10 день) начинается конкуренция, в результате которой не
все растения выживают, гибель растений при норме высева семян 1,5_2,0 млн.шт./га
составляла 12_15%, при норме 3,0 млн.шт./га - 25_28% от числа высеянных семян.
Факторами, влияющими на фотосинтетическую деятельность посевов рапса, являются уровень азотного питания и норма высева. Максимальная площадь листовой поверхности растения ярового рапса формировали в период “бутонизации - цветения” 27,3 _36,9 тыс.м2/га, причем на фоне азотного питания N90 индекс листовой
поверхности варьировал по годам исследований от 3,42 до 3,76, что на 8_ 12 % больше по сравнению с вариантом без удобрений.
Основными структурными компонентами урожая семян ярового рапса являются высота растений, количество веточек на одном растении, количество стручков, число семян в стручке, масса семян. Формирование урожая семян ярового рапса, как показали исследования, в основном определяется мощностью растения. Так, число ветвей по вариантам опыта варьировало от 15 до 27 шт. на растении. Как показал корреляционный анализ, между количеством веточек на одном растении и урожайностью существует прямая зависимость - коэффициент корреляции (r) варьировал от 0,89 до 0,92.
Уровень азотного питания N90 повышал количество стручков на одном расте-
нии по всем вариантам норм высева на 13.. .25%. В среднем количество стручков по всем вариантам опыта варьировало от 74 до 107 шт. Максимальное значение этого показателя отмечается при норме высева 2,5 млн. шт./га и составляет 95 и 107 штук на одном растении на фоне азотных удобрений N90 и N120 соответственно. Как показали исследования, между урожайностью семян рапса и количеством стручков на одном растении существует высокая корреляция, на что указывает коэффициент корреляции r = 0,85... 0,89. При увеличении нормы высева с 1,5 до 2,5 млн. шт./га происходит повышение массы 1000 семян до 2,72...3,19 г, а при норме высева 3,0 млн.шт./га - уменьшение до 2,65.3,11 г. Причем на удобренных вариантах этот показатель увеличивается на 5,3.7,5 % (N90) и 15,1.17,8 % (N120). Зависимость урожайности семян от массы 1000 семян характеризуется более высоким коэффициентом r = 0,96.
В результате комплексного действия изучаемых факторов яровой рапс обеспечил наибольшую продуктивность в варианте с нормой высева 2,5 млн. шт/га на фоне N, что составило 1,84.2,38 т/га. Снижение этой нормы на 0,5...1,0 млн.шт./га приводило к уменьшению продуктивности при этой же дозе азотных удобрений на 10 и 14%. При увеличении нормы высева до 3,0 млн. шт./га урожайность семян уменьшилась на 11%. На контрольном варианте (без удобрений) урожайность семян по годам исследований в полевом опыте варьировала от 1,31 до 1,82 т/га (рис. 1).
Полученная модель нелинейной зависимости урожайности семян ярового рапса от уровня азотного питания и нормы высева показывает, что расхождения между фактическими данными и результатами расчета по модели составляют менее 10%, коэффициент корреляции R между ними равен 0,87 (табл. 1).
Результаты наших исследований показали, что заметное влияние на масличность семян ярового рапса оказывают условия влагообеспеченности в период цветения -образования плодов. Так, наибольшее содержание масла в семенах отмечено в 2008 году 36,2.44,7 %, что на 3...5 % выше, чем в 2006 г. и на 6...15 % выше по сравнению с 2007 г. Анализ данных опытов говорит о том, что для наибольшего накопления жира в семенах рапса лучшей нормой высева в условиях рисовых чеков является 2,5 млн. шт./га на фоне азотного питания N90 кг/га д.в.
Как показали результаты полевых исследований, формирование водного режима почвы существенно зависит от влагообеспеченности вегетационного периода и фенологических фаз развития ярового рапса. Остаточные запасы продуктивной влаги
15
ВЕСТНИК КАЛМЫЦКОГО УНИВЕРСИТЕТА
в почве, после возделывания риса, независимо от сложившихся погодных условий в осенне-зимний период, составляли по годам исследований 3086...3212 м3/га или
87...90% от НВ.
У = 0,021 + 0,0004N+1,37H +6,88*10 5 - 5 N2 0,000001 - 5NH 0,000001 - 0,27Н2
.1^
где У - урожайность семян ярового рапса, т/га;
N - доза внесения лимитирующего питательного элемента -азота, кг.д.в./га;
Н - норма высева семян, млн. шт./га.
Рис. 1. Зависимость урожайности семян ярового рапса от уровня азотного питания и нормы высева
Таблица 1
Расхождение фактических и модельных данных урожайности
семян ярового рапса
Уровень азотного питания, кг д.в./га Норма высева, млн.шт./га Урожайность, т/га Расхождение, %
фактическая расчетная
без удобрений 1,5 1,45 1,45 0
2,0 1,57 1,68 7,0
2,5 1,64 1,76 7,3
3,0 1,55 1,70 9,6
N90 1,5 1,68 1,54 9,2
2,0 1,77 1,76 1,0
2,5 1,99 1,83 8,0
3,0 1,75 1,78 1,7
N120 1,5 1,86 1,69 10,0
2,0 1,95 1,80 7,7
2,5 2,15 1,98 8,0
3,0 1,92 1,82 5,2
Для получения дружных всходов семян ярового рапса необходимы осадки и запас влаги в активном слое почвы (0.0,2 м), которые на момент посева обеспечивают влажность почвы на уровне 87.90% НВ (что соответствует по осадкам 70.185 м3/га и по доступному запасу влаги - 156.180 м3/га). В критический в отношении водного режима для ярового рапса период (от бутонизации до цветения) растения потребляли 1029.1282 м3/га. На долю атмосферных осадков приходилось от 28 до 42% от суммарного водопотребления, остальная влага поглощалась из слоя почвы 0,6.0,9 м (33.46 %). Корневая система растений ярового рапса в этот период углубляется и
16
2014 г. №2(22)
корни подпитываются влагой из нижлежащих почвенных горизонтов, запас которой пополняется за счет грунтовых вод (до 25 % от суммарного объема водопотребления). Максимальное подпитывание грунтовыми водами наблюдается в период “цветение -зеленый стручок” - 152...200 м3/га.
Исследования показали, что транспирация растений зависела от погодных условий года исследований и фазы развития рапса. Так, величина транспирации от фазы растягивания до фазы “цветения” имеет тенденцию увеличения от 187.201 м3/га до 396.427 м3/га, что связано с нарастанием площади листовой поверхности. В период от цветения до созревания транспирация уменьшается до 124.175 м3/га. В расходной части водного баланса в период максимального роста растений “ бутонизация - зеленый стручок” на долю транспирации приходится 60.71 % от общей статьи расхода.
Следует отметить что, интенсивность испарения с поверхности почвы в период отсутствия растительного покрова (посев - всходы) очень велика и варьирует по годам исследований от 180 до 320 м3/га. По мере роста листовой поверхности уже в период фазы растягивания поверхность почвы частично затеняется и интенсивность испарения с поверхности почвы уменьшается на 27.32%. А в период развития максимальной листовой поверхности (бутонизация - цветение) происходит смыкание растений в посевах рапса, и испарение с поверхности почвы меньше на 62.75%, по сравнению с начальным периодом развития.
За весь период вегетации доля атмосферных осадков в суммарном водопотреблении в среднем по годам исследований составляет 35,5 %, доля почвенной влаги варьирует от 37 до 46,9%, на грунтовые воды приходится от 21,6 до 28,2%.
В наших исследованиях наиболее эффективно на формирование урожая вода расходовалась на участке, где азотные удобрения вносили дозой N120 рассчитанной на формирование 2,5 т/га семян. В зависимости от нормы высева при таком уровне минерального питания наименьшее количество влаги на формирование тонны семян ярового рапса затрачивалось в среднем по годам исследований в количестве 1270.1452 м3/т. На контрольном варианте без внесения удобрений коэффициент водопотребления варьирует по годам от 1504 до 2141 м3/т, что выше на 14.18% по сравнению с вариантом N90, и на 20.23% выше по сравнению с дозой внесения азота N120.
На рисовых оросительных системах в результате грузных поливных норм при неудовлетворительном состоянии дренажной системы наблюдаются развитие неблагоприятного анаэробного режима, подъема грунтовых вод и смена природных авто-морфных условий почвообразования гидроморфными. Широко распространяются процессы обеднения почв углекислым и обменным кальцием, потери органического вещества, уплотнения, образования глыбистой структуры. Плотность сложения может возрастать до 1,5 т/м3 и более, нередко развиваются процессы слитизации почв. Агрофизические свойства почвы, характеризуемые плотностью сложения почвы, структурным состоянием пахотного горизонта, пористостью (скважностью) почвы оказывают большое влияние на воздушно-водный режим почвы, следовательно, на рост и развитие полевых культур [2,4].
Результаты исследований показали, что в звене рисового севооборота рис - рис происходит увеличении плотности сложения почвы в основной корнеобитаемой зоне (0.40 см) на 3.4 %. При внедрении в рисовой севооборот ярового рапса, почва приобретает повышенную способность восстанавливать хорошую структуру почвенного слоя. Так, плотность сложения почвы в звене севооборота рис - яровой рапс уменьшается на 9.11%. Отмечено также, что в период вегетации ярового рапса про-
17
ВЕСТНИК КАЛМЫЦКОГО УНИВЕРСИТЕТА
исходит значительный рост корневой системы, способной интенсивно разрыхлять подпахотный слой почвы и формировать при этом достаточно плотный травостой. В этих условиях, плотность сложения почвы уменьшается, а количество наиболее агрономически ценных агрегатов почвы (0,25...10 мм) существенно возрастает на
9,95... 16,04%. При внедрении в рисовый севооборот суходольной культуры в почве начинают преобладать аэробные процессы, в результате происходит перераспределение фракций за счет уменьшения пылеватых частиц и увеличения доли агрономически ценных агрегатов. Коэффициент структурности увеличивается на 0,54.0,77 по сравнению с исходным.
Пожнивные и корневые остатки ярового рапса играют весьма важную роль в повышении плодородия почвы рисовых полей и ее биологической активности. Благодаря интенсивной жизнедеятельности почвенных микроорганизмов органическое вещество превращается в деятельный гумус. Так, общее количество растительных остатков ярового рапса варьировало по вариантам опыта в пределах 1,96.4,14 т/га. Наибольшее количество корневых и пожнивных остатков отмечено на варианте внесения азотного удобрения в дозе N120 кг/га д.в.
Установлена линейная регрессионная зависимость снижения плотности пахотного слоя почвы от запахиваемой массы растительных остатков ярового рапса (рис. 2). Математический анализ зависимости показывает, что дополнительное поступление растительных остатков в количестве 1,96.4,14 т/га снижает плотность почвы на
1,5_7,5%. Наибольшее их количество отмечается на варианте с дозой внесения азотных
удобрений N120 кг/га д.в. 3,67...4,14 т/га, что на 32_43% выше по сравнению с контрольным вариантом.
Заделка в почву биомассы рапса оказывает положительное влияние на потенциальное плодородие почвы, о чем свидетельствует баланс питательных веществ (табл. 2). Проведенные исследования биологического баланса элементов питания позволили достаточно полно охватить все статьи поступления питательных веществ, вовлекаемых в круговорот (внесение удобрений, осадки, растительные остатки) и их расход (вынос с урожаем, потери за счет эрозии, газообразные потери).
Рис. 2. Зависимость снижения плотности почвы от запахиваемой массы растительных остатков ярового рапса
Хозяйственный баланс питательных веществ при внесении только азотных удобрений отрицательный и составляет по азоту - 10,0 кг/га, по фосфору - 65,0 кг/га, по калию - 78,0 кг/га. Но, как показали результаты учета фактически сложившихся приходных и расходных статей в звене рисового севооборота “рис - яровой рапс”, биологический баланс по всем питательным элементам положительный: азот составляет + 79,5 кг/га, фосфор + 0,5 кг/га, а по калию незначительное отклонение в сторону уменьшения - 1,0 кг/га.
18
2014 г. №2(22)
Таблица 2
Баланс элементов питания
при возделывании ярового рапса в рисовом севообороте, кг/га
Питатель- ные элементы Приход Расход Баланс Содержание в почве (0.0,4 м) Изменение содержания в почве
удобре-ния осад -ки расти- тельные остатки вынос с надземной массой газоо- браз- ные потери эро- зия хозяй- ствен- ный био- логиче- ский исход-ное после уборки урожая
N 120 5 96 130 10 1,5 -10,0 +79,5 159 186 +27
Р,О. - - 67 65 - 1,5 -65,0 +0,5 268 273 +5
К2О - 5 72 78 - 3 -78,0 -1,0 1492 1503 + 11
Содержание легкорастворимых солей весной на период закладки полевых опытов ярового рапса в метровом слое почвы варьировало по годам исследований от 0,093 до 0,100 %, а в слое 0...0,4 м от 0,112 до 0,116%. Помимо этого, мелиорирующая роль ярового рапса заключается в понижении уровня грунтовых вод с 1,65.1,78 м до 2,1.2,75 м за счет их потребления корневой системой и испарения листовой поверхностью.
Одним из основных сдерживающих факторов в получении высоких урожаев риса и показателей мелиоративного состояния почвы была и остается сорная растительность. Учет сорного компонента в посевах риса и рапса показал, что самыми злостными сорняками являются просянки: просо рисовое, просо куриное и просо крупноплодное, клубнекамыш (приморский, компактный), тростник, ежовник (рис. 3). шт./м2
□ Всего сорняков □ просянка □клубнекамыш
□ сыть ■ камыши □ малолетние сорняки
Рис. 3. Засоренность посевов ярового рапса сорной растительностью
В конкурентной борьбе сорняков и культурных растений существенное значение имеет их густота стояния. В посевах ярового рапса при густоте стояния 2,5.3,0 млн. шт./га в период всходов количество сорных растений составляло 9.14 шт./м2, к уборке доля сорняков уменьшилась на 4.7 шт./м2, а в разреженных (1,5.2,0 млн. шт./га) посевах рапса сорных растений было соответственно больше на 5.11 шт./м2 и 6.8 шт./м2. Общая сухая масса сорных растений в среднем за годы наблюдений на период всходов рапса по вариантам опыта варьировала от 5,9 до 14,5 г/м2,
19
ВЕСТНИК КАЛМЫЦКОГО УНИВЕРСИТЕТА
причем наименьшее ее значение отмечено на вариантах 2,5.. .3,0 млн. шт./га. На вариантах 1,5... 2,0 млн. шт./га посевах рапса сухая масса сорняков перед уборкой в зависимости от густоты стояния растений изменялась от 4,2 до 5,7 г/м2.
Таким образом, норма высева (густота стояния культурных растений) может быть весьма эффективным приемом подавления сорных растений рисовых полей: при увеличении густоты посева в 1,5...2,0 раза доля сорняков в посевах снижается в 1,45.2,37 раза. Это может быть объяснено тем, что растения рапса выделяют физиологически активные соединения, переходящие в почвенный раствор, и оказывают определенное аллелопатическое воздействие на сорняки.
Включение ярового рапса в рисовый севооборот в качестве фитомелиорирующей культуры благоприятно сказывается на продуктивности риса. Так, основные результирующие элементы структуры урожая (масса 1000 зерен, масса зерна с одной метелки и число продуктивных стеблей) имели некоторое превосходство, когда в качестве предшественника использовали яровой рапс. Урожайность сортов риса по предшественнику “рис” варьировала в среднем по годам исследований от 4,19 до 4,58 т/га, что на 0,42.0,51 меньше по сравнению с вариантом по предшественнику “яровой рапс”. Таким образом, возделывание ярового рапса в рисовом севообороте повышает урожай зерна риса до 4,82 т/га у среднеспелого сорта Боярин и до 5,09 т/га у раннеспелого сорта Контакт.
Заключение
Разработана технология возделывания ярового рапса на остаточных после риса запасах влаги (до 320 мм), позволяющая получать до 2,38 т/га семян. Для реализации потенциала продуктивности ярового рапса в рисовом севообороте определена оптимальная густота посевов. Наибольший урожай семян формируется при норме высева
2,5 млн. шт./га на фоне внесения N90 120 кг/га д.в. Обоснована экологическая эффективность мелиорирующего воздействия ярового рапса в рисовом севообороте: улучшаются водно-физические свойства (общая пористость и пористость аэрации увеличиваются соответственно на 5.7% и 9.12%); плотность сложения уменьшается на 9.11%; количество наиболее агрономически ценных агрегатов почвы (0,25.10 мм) возрастает на 9,95.16,04%, а коэффициент структурности увеличивается на 0,54.0,77; снижается уровень грунтовых вод и риск подтопления территории на 35%. Запахивание растительных остатков рапса (до 4,2 т/га) позволяет увеличить содержание гумуса на 15.18%, улучшить фитосанитарное состояние рисовых полей (на 42.75%), повысить урожайность зерна риса на 0,42.0,51 т/га.
Список литературы
1. Бородычев В.В., Дедова Э.Б., Адьяев С.Б., Кониева Г.Н., Ниджляева И. А. Адаптивные технологии возделывания сопутствующих культур рисовых севооборотов Сарпинской низменности: монография // Волгоград: ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ 2012 - 224 с.
2. Дедова Э.Б., Адьяев С.Б. Мелиорирующая роль сопутствующих культур рисовых севооборотов Калмыкии //Плодородие.-2007.-№4.-С.-44-45.
3. Рекомендации по возделыванию сопутствующих культур рисовых севооборотов Сарпинской низменности. /О.В. Демкин, С.Б. Адьяев, Э.Б. Дедова и др./ Элиста: КФ ГНУ ВНИИГиМ, 2007 г., 38 с.
4. Шуравилин А.В., Дедова Э.Б., Адьяев С.Б., Ниджляева И. А. Агромелиоративная оценка ярового рапса как предшественника основной культуры рисового севооборота// Агро XXI.- 2011.- №4-6.- С. 32-34.
20
