Адаптація озимих культур до несприятливих умов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

Розділ 1. Стан вивчення питання і вибір напрямків подальших досліджень (літературний огляд)

1.1 Оптимізація системи удобрення озимих та ярих зернових культур в степовій зоні України

1.2 Оптимізація мікроелементного живлення зернових культур

1.3 Вплив мінерального живлення на морозостійкість та зимостійкість озимих зернових культур

1.3.1 Залежність морозостійкості і зимостійкості озимих зернових культур залежно від строків сівби

1.3.2 Формування адаптивних властивостей озимих зернових колосових культур в осінній період вегетації залежно від азотного і фосфорного живлення

1.3.3 Теоретичне обґрунтування необхідності впровадження інтенсивних технологій вирощування зернових колосових культур

Розділ 2. Ґрунтово-кліматичні умови

2.1 Агрохімічна характеристика чорнозему звичайного

2.2 Кліматичні умови північної частини степової зони України

2.3 Агротехніка в польових дослідженнях

2.4 Методика проведення досліджень

Розділ 3. Комплексне використання елементів системи удобрення і хімічних засобів захисту рослин в технології вирощування озимої пшениці та озимого ячменю

3.1 Вплив передпосівної інкрустації насіння та різного рівня мінерального живлення на приріст коріння в початкові фази розвитку рослин озимої пшениці

3.2 Вплив передпосівної бактеризації насіння озимої пшениці та озимого ячменю на мобілізацію в ґрунті рухомих форм та ріст кореневої системи рослин

3.3 Вплив передпосівної інкрустації насіння та осіннього позакореневого підживлення на підвищення адаптації озимих зернових культур до несприятливих погодних умов осінньо - зимового періоду

3.3.1 Фосфатний режим чорноземів звичайних

3.3.2 Перспективи використання препарату фосфоцинку для підвищення адаптації озимих зернових колосових культур до несприятливих погодних умов зимового періоду

3.4 Вплив передпосівної інкрустації насіння і позакореневого підживлення рослин на структуру врожаю озимої пшениці і озимого ячменю

3.5 Вплив комплексного використання передпосівної інкрустації насіння і позакореневого підживлення рослин на врожайність зерна озимої пшениці та озимого ячменю

4. Вдосконалення стійкості сортів озимих культур до абіотичних факторів зовнішнього середовища

5. Комплексне використання передпосівної інкрустації насіння і позакореневого підживлення рослин на продуктивність агроценозів ярого ячменю

5.1 Підвищення стійкості ярого ячменю до несприятливих погодних умов шляхом проведення обробки рослин сполуками кремнію під час їх вегетації

5.2 Комплексне застосування РРР і мікродобрив в хелатній формі на різних фонах удобрення в посівах ярого ячменю

5.3 Зміна елементів структури врожаю ярого ячменю за комплексного використання мінеральних добрив та РРР

Розділ 6. Охорона праці і безпека у надзвичайних ситуаціях охорона праці

6.1 Вступ

6.2 Шкідливі виробничі фактори

6.3 Небезпечні виробничі фактори

Висновки

Література

Вступ

Актуальність досліджень. Зернове господарство України є стратегічною і найбільш ефективною галуззю народного господарства. Зерно і вироблені з нього продукти завжди були ліквідними, оскільки вони становлять основу продовольчої бази і безпеки держави. Виробництво товарного зерна в Україні зосереджено переважно в степовій зоні. Стримує подальший ріст врожайності зернових культур в даному регіоні несприятливі погодні умови. Це пов'язано з тим, що характерною особливістю клімату даного регіону є посушливість, зумовлена недостатньою кількістю опадів та нерівномірним їх розподілом впродовж вегетації зернових колосових культур, до того ж за таких умов спостерігається тенденція підвищення температурного режиму, що свідчить про незаперечність глобального потепління клімату. озимий зерновий пшениця ячмінь

Вже на початку нинішнього століття мали місце тривалі посушливі та інші екстремальні явища, зокрема, в 2003, 2007, 2009 та 2012 рр. За багаторічними метеорологічними даними активізація процесів потепління клімату в степовому регіоні простежується з початку 90 - х років минулого століття, але особливо це відчутно впродовж останніх 5 - 7 років. Так, середньорічна температура повітря в 2007 - 2013 рр. становила 9,8 єС, що на 1,6 єС вище кліматичної норми (8.2 єС). Несприятливі погодні умови впродовж вегетації (особливо, якщо вони носять комплексний характер) майже завжди супроводжуються низьким рівнем врожайності, як озимих і ярих зернових культур та невисокими валовими зборами зернової продуктивності. За таких складних погодних умов потрібно шукати шляхи підвищення адаптації рослин озимих та ярих зернових культур до несприятливих погодних умов. Тому з кожним роком все більшої актуальності набуває питання доцільності підвищення адаптації зернових культур до несприятливих погодних умов шляхом оптимізації базових систем удобрення з використанням сучасних засобів хімізації.

Саме тому для отримання високих врожаїв сільськогосподарським рослинам необхідно створити оптимальні умови мінерального живлення впродовж вегетаційного періоду та сприяти підвищенню їх адаптації до критичних погодних умов зимового періоду і жорсткої посухи влітку. З огляду на вищезазначене, виконані дослідження, спрямовані на наукове обґрунтування доцільності удосконалення системи удобрення зернових культур та підвищення їх адаптації до несприятливих погодних умов, є актуальними.

Зв'язок з науковими програмами, темами. Виконана НДР, яка представлена в цьому звіті, є складовою частиною наукових досліджень лабораторії родючості ґрунтів, що проводились згідно з державними науково - технічними програмами: «Зерно», «Родючість, охорона і екологія ґрунтів». Під час виконання програми досліджень проводилось згідно розробки «Діагностика мікроелементного живлення кукурудзи на зерно» за № держреєстрації 0111U004693 науково - технічної програми «Землеробство».

Мета і завдання. Мета НДР - теоретичне обґрунтування та практична реалізація програми підвищення продуктивності і поліпшення біохімічних показників якості зерна озимої пшениці, озимого ячменю та ярого ячменю за рахунок удосконалення існуючої базової системи удобрення з врахуванням біологічних особливостей сортів вище названих сільськогосподарських культур і надання рекомендацій виробництву щодо передпосівної інкрустації насіння, внесення оптимальних доз з використанням сприятливих строків і застосуванням перспективних способів внесення добрив. Для досягнення цієї мети необхідно вирішити такі задачі:

- встановити зміни морфо - біологічних показників сучасних сортів під впливом оптимізованої системи удобрення;

- дослідити комплексну дію добрив, внесених під основний обробіток ґрунту, передпосівну культивацію для проведення передпосівної інкрустації насіння та в підживлення;

- встановити зміни урожайності зерна залежно від використання конкретних елементів базової системи удобрення, а також з'ясувати їх комплексну дію на цей показник продуктивності агроценозів;

- розробити способи, які дають можливість рослинам сформувати потужну, глибоко проникаючу в грунт кореневу систему здатну охоплювати великий його об'єм;

- підвищити посухостійкість озимих та ярих зернових культур шляхом зниження їх коефіцієнта транспірації;

Об'єкт дослідження: процеси росту і розвитку рослин основних зернових культур залежно від комплексного використання основних елементів системи удобрення.

Предмет дослідження: районовані сорти зернових культур.

Методи досліджень. Для визначення рівня впливу основних елементів системи удобрення на продуктивність і якість зерна озимих та ярих зернових колосових культур користувались загальноприйнятими атестованими методиками проведення польових дослідів з виконанням лабораторних досліджень і експериментів в поєднанні з інструментальними, вимірювально - ваговими, розрахунково - порівняльними, обліковими методами з наступною статистичною обробкою отриманих експериментальних даних.

Наукова новизна одержаних результатів. За результатами наукових досліджень вперше показана ефективність комплексного використання основних елементів системи удобрення в поєднанні з засобами захисту рослин в агроценозах зернових культур на різних фонах удобрення в посівах озимих та ярих зернових культур. Визначено сортову реакцію районованих найбільш перспективних сортів озимих культур на комплексне використання основних систем удобрення на трьох різних фонах удобрення. Запропоновано новий спосіб підвищення морозостійкості озимих зернових культур до несприятливих погодних умов зимового періоду.

Практичне значення одержаних результатів полягає у встановленні оптимальних доз та способів внесення мінеральних добрив в агроценозах зернових культур. Запропоновано новий спосіб підвищення морозостійкості озимих зернових культур. За результатами досліджень розроблено рекомендації виробництву, впровадження яких забезпечує зростання врожайності на рівні 5 - 6 ц/га. Ефективність розроблених рекомендацій виробництву були перевірені у виробничих умовах і їх впроваджено в господарствах степової зони України.

Апробація результатів досліджень. Основні теоретичні положення і результати досліджень, які включені до даного звіту, доповідались, обговорювались та отримали схвальну оцінку на наукових форумах: Міжнародних наукових конференціях «Актуальні проблеми генетичного, географічного, історичного, екологічного ґрунтознавства» в Львівському національному університеті ім. І. Франка (м. Львів, 2013); «Оптимізація використання земельних ресурсів в агропромисловому виробництві України у контексті світових вимог розвитку» в ННЦ Інституті землеробства НААН України (Чабани, 2013); Міжнародній науковій конференції «Безпека життєдіяльності в ХХІ столітті» (м. Дніпропетровськ, 2013); «Вернадська ноосферна революція у розв'язанні екологічних та гуманітарних проблем», ІІІ Всеукраїнські Моргуновські читання (м. Полтава, 2013); VІІ міжнародній науковій конференції «Кормовиробництво в умовах глобальних економічних відносин та прогнозованих змін клімату», Інститут кормів та сільського господарства Поділля НААН України (м. Вінниця, 2013); Всеукраїнська науково - практична конференція «Агропромислове виробництво України - стан та перспективи розвитку» 28 - 29 березня 2013 року (с. Созонівка, 2013); VІІІ міжнародній науковій конференції «Микробные биотехнологии: актуальность и будущее», Інститут мікробіології і вірусології ім. Заболотного (м. Київ, 2013) на Міжнародному науково - практичному семінарі присвяченому 130 річчю виходу з друку книги геніального вітчизняного вченого професора В. В. Докучаєва «Російський чорнозем» (Київ, 2013), на виїзному засіданні Клубу підприємців агропромислового комплексу при Запорізькій торгово - промисловій палаті (м. Мелітополь, 2013), на чотирьох обласних нарадах семінарах (Запоріжжя, 2013; Сімферополь, 2013; Миколаїв, 2013; Суми, 2013).

Публікації. За результатами виконаних досліджень в 2013 році було опубліковано одну наукові праці.

Розділ 1. Стан вивчення питання і вибір напрямків подальших досліджень (літературний огляд)

1.1 Оптимізація системи удобрення озимих та ярих зернових культур в степовій зоні України

В агроекосистемах для відновлення елементів живлення і підтримання на належному рівні ґрунтової родючості необхідно систематично вносити добрива - це основний закон землеробства. Ще тисячі років тому люди зауважили, що в процесі експлуатації ґрунти виснажуються, їхня родючість помітно знижується, а для її відновлення і підвищення продуктивності сільськогосподарських культур необхідно, щоб вони або «відпочили», або в них треба вносити добриво.

Важлива роль мінеральних і органічних добрив в збільшенні урожаю зерна озимої пшениці, озимого та ярого ячменю загально відома і ні в кого вже не викликає сумніву (А.І. Задонцев, В.М. Круть, В.І. Бондаренко, 1972; Л.М. Державін, 1983; А.В. Петербургський, 1988). За даними Б.А. Ягодіна (1987), В.Ю. Буденого (1988), А.Я. Гетманця (1995), В.Ю. Коваленка (1998) та ін. вчених, мінеральне живлення є основним і найбільш доступним для регулювання фактором формування врожаю. Адже при правильному застосуванні туків можна забезпечити збалансоване живлення рослин, усунути недоліки або знизити негативний вплив надлишку того чи іншого елемента живлення та вирівняти їх співвідношення до оптимального рівня.

Виконаними дослідженнями встановлено, що озимі і ярі колосові культури в ранній період свого розвитку потребують підвищеного фосфорного і стриманого азотного живлення, а з появою на поверхні ґрунту 2 - 3 листків потребують підвищеного азотного живлення. Справа в тому, що фосфор, який міститься в зерні в складі фітину, повністю витрачається на біохімічні процеси при проростанні вже через 7 - 8 діб після початку накльовування зерна. Тому на цьому етапі розвитку рослин виникає дефіцит в рухомих формах фосфору. Оскільки розчинити важкодоступні фосфати ексудатами первинних корінців проростки рослин не в змозі, тому ліквідувати існуючий дефіцит фосфору можна лише шляхом введення до складу бакової суміші, якою інкрустують насіння фосфоровмісних водорозчинних сполук: наприклад, КН₂РО₄, і бажано провести припосівне внесення фосфору в складі водорозчинних фосфорних добрив дозою Р10. Інтенсивне поглинання азоту рослинами розпочинається в період відновлення весняної вегетації і проходить до воскової стиглості зерна, а в зволожені роки іноді і до кінця вегетації (В.Г. Мінєєв, (1973; Я.В. Горбунов, Н.Н. Іванов, 1988).

Прискіпливий аналіз всієї історії землеробства свідчить про те, що головними умовами, визначаючими середній рівень урожаю в різні епохи, була раніше і є нині ступінь забезпеченості зернових колосових культур азотом (Д.М. Прянішніков, 1948; А.Я. Гетманець, 1987). Азоту відводиться головне місце в збільшенні урожайності озимих і ярих зернових колосових культур на усіх типах ґрунтів (А.В. Постников, 1981). Але дози внесення азоту повинні бути оптимальними, оскільки в наукових працях В.Г. Мінєєва, Н.М. Доманова та ін. (1989) переконливо показано, що дефіцит азоту значно зменшує врожай зерна пшениці, а надлишок викликає сильний вегетативний ріст і сильну кущистість, що нерідко веде до вилягання рослин й формування щуплого зерна. У цих сільськогосподарських культур відмічено два періоди посиленого поглинання азоту: з початку росту та під час наливу зерна. Нестача азоту в перший період призводить до зниження врожаю, а в другий - до значного погіршення якості зерна, особливо до накопичення в ньому меншої кількості білків.

Слід також відмітити, що в останні роки збільшилась роль азоту не тільки на типах ґрунтів з низьким рівнем родючості, а й на чорноземах. В зв'язку з цим, Демішев Л.Ф. та ін. (2002), рекомендують в фазі кущення вносити у підживлення азотні добрива дозою N30 або на удобреному фоні (N30Р60 під основний обробіток ґрунту) вносити цю ж дозу у фазу виходу рослин в трубку. У посушливі роки слід проводити підживлення тією ж дозою, але рано навесні. За посушливих умов збільшення доз добрив до N60 було недоцільно.

Нині аксіомою є таке положення: «При плануванні доз азотних добрив необхідно враховувати ступінь забезпеченості ґрунту вологою, рухомими формами фосфору, попередника та інших чинників (А.Я. Гетманець, 1977). Достатня забезпеченість рослин фосфором і калієм значно збільшує коефіцієнт застосування азоту з азотних добрив (В.Д. Панніков, В.Г. Мінєєв, 1987).

Впливає на ефективність азотних добрив і строк їх внесення. Згідно даних Г.Р. Пікуша (1989), в цьому випадку азот краще вносити не восени або рано навесні, а в період від відновлення вегетації до початку виходу в трубку (N30 - 60), а також проводити позакореневе підживлення в фазу колосіння 10% водним розчином карбаміду. С.А. Лифенко (2000), навпаки, рекомендує для отримання урожаю озимої пшениці 45 - 50 ц/га зерна, відповідно І - ІІ класу якості, вносити не менше 150 кг/га д. р. азоту. Таким чином, з цього питання були отримані суперечні результати.

Відносно строків внесення фосфорно - калійних добрив всі вчені дотримуються одностайної думки: їх потрібно вносити під основний обробіток ґрунту, а фосфорні добрива ще й при сівбі дозою Р10. Ці розробки вчених були використані в схемах польових дослідів представлені в даному звіті про виконану НДР. В схемах польових дослідів поряд з вже існуючими напрацюванням вчених були використані й робочі гіпотези, які основані на результатах виконаних лабораторних досліджень.

1.2 Оптимізація мікроелементного живлення зернових культур

Аналіз результатів представлених в різних літературних джерелах переконливо показує, що вирішення проблеми отримання великої кількості рослинницької продукції високої якості залежить не тільки від вмісту в ґрунті макро - , а й мікроелементів та процесу їх обміну в системі ґрунт > рослина. Відомо, що в цій системі щорічно вилучається 20 - 80% всієї біопродукції й це призводить до розімкнутості колообігу хімічних елементів, до зміни балансу енергії в системі ґрунт > рослина. З вилученою продукцією з ґрунту втрачаються поряд з макро - ще й мікроелементи, джерела надходження яких обмежені.

Так, в зв'язку з скороченням обсягів внесення органічних добрив, надходження разом з ними мікроелементів зведено до мінімуму. Не можна вирішити цю проблему й внесенням макродобрив, в яких мікроелементи містяться в якості домішок. Серед мінеральних добрив найбільша кількість мікроелементів надходить з фосфорними туками (табл. 1).

Таблиця 1. Вміст мікроелементів в калійних та азотних добривах, г/т (Овчаренко М.М., 1997)

Всі види фосфорних і фосфоровмісних добрив містять у своєму складі велику кількість фтору. А простий і подвійний суперфосфат та фосфоритне борошно мають у своєму складі ще й високу концентрацію стронцію.

Таблиця 2. Вміст мікроелементів (мг/кг) в фосфорних добривах, отриманих із апатитового концентрату і фосфоритів (Гапонюк Е.І., 1983; Потатуєва Ю.А., 1990; Крамарьов С.М., 2000)

Таблиця 3. Щорічне надходження мікроелементів в ґрунт за максимального їх вмісту в фосфорних добривах (доза внесення Р60, кг/га)

Іншим джерелом надходження мікроелементів, поряд з мінеральними добривами, є побічна продукція, яка залишається на полі після збирання с/г культур. З кожною тонною соломи з урахуванням пожнивно - кореневих залишків у грунт повертається ряд мікроелементів, які накопичуються в соломі більшою мірою, ніж у зерні (заліза - від 10 до 30 г/т, марганцю - від 15 до 70, міді - від 2 до 5, цинку - від 20 до 50, молібдену - від 0,2 до 0,4, бору - від 2 до 5 г на тонну). Ці дані свідчать про те, що лише за рахунок одних пожнивних решток вирішити цю проблему неможливо. Не можна її розв'язати й за рахунок домішок мікроелементів, які є в наявності в складі типових макродобрив. Про що свідчать дані щорічного надходження мікроелементів в грунт з рекомендованою дозою фосфоровмісних добрив Р60, які за нашими підрахунками, незначні (табл. 4).

У тривалих стаціонарних дослідах встановлено, що при застосуванні в сівозміні лише одних мінеральних мікродобрив, від'ємний баланс мікроелементів зростав. Тому, для задоволення потреб сільськогосподарських культур в мікроелементах нині широко почали використовувати мікродобрива.

1.3 Вплив мінерального живлення на морозостійкість та зимостійкість озимих зернових культур

1.3.1 Залежність морозостійкості і зимостійкості озимих зернових культур залежно від строків сівби

У вчених ще, нажаль, немає єдиної думки з цього питання. Одні стверджують, що озимі культури ранніх строків сівби мають більшу морозостійкість, ніж пізніх (А.І. Костюченко, 1947; П.І. Гупало, 1950; Г.Н. Кузнєцова, 1960 та ін.). Інші вважають кращою у формуванні цієї властивості сівбу в оптимальні строки (П.А. Власюк, Д.Ф. Проценко, М.А. Гурильова, 1959; Н.А. Федорова, 1956). Нарешті, треті дотримуються думки, що найбільш морозостійкими є рослини озимої пшениці пізніх строків сівби (Т.Н. Годнов, 1960; П.Д. Рябушко, 1956; М.П. Малієнко, 1960).

Прихильники тих чи інших строків сівби обґрунтовують свої твердження по - різному. Так, наприклад, П. Гупало (1950) та ін. високу морозостійкість рослин ранніх строків сівби пояснюють тим, що їх розвиток співпадає з формуванням цієї властивості. В.П. Мосолов (1934) пов'язує високу морозостійкість рослин ранніх строків сівби з кращим розвитком кореневої системи, яка проникає глибше шару ґрунту, що промерзає.

С.І. Савельєв (1960) вважає, що озима пшениця ранніх строків сівби менш морозостійка, ніж пізніх. Переважна ж більшість дослідників схильні вважати пізні строки сівби більш сприятливими для формування рослин високої морозостійкості. За ранніх строків сівби рослини озимих культур до замерзання ґрунту проходять стадію яровизації, а в окремих випадках можуть навіть виходити в трубку (І.М. Васильєв, 1956), що знижує їх здатність до загартування.

За даними Р.О. Грюнтуха (1935), рослини найкраще загартовуються при пізніх строках сівби і починають втрачати силу при середніх строках сівби. Результати безпосереднього проморожування рослин на початку їх росту (Н.А. Федорова, 1960) свідчать про користь пізніх строків сівби. Останні особливо сприятливі для загартування рослин у роки, що характеризуються затяжною вологою осінню (В.М. Личикакі, 1956).

Велике значення у формуванні морозостійкості має й агрофон, по якому проводять сівбу. Проте і в цьому питанні дані різних дослідників суперечливі. Так, А.Г. Пичикін (1956) повідомляє, що при сівбі озимої пшениці по чистому пару в ранні строки спостерігається більша загибель рослин, ніж при сівбі по непаровому попереднику. М.П. Малієнко (1959) вважає, що слід уникати ранніх посівів по пару та пізніх по непарових попередниках. У рослин ранніх строків сівби не розвивається резервний вузол кущення, а глибина залягання головного вузла не перевищує 1,0 - 1,5 см, тоді як у рослин пізніх строків ця величина досягає 3,5 - 4 см (Г.В. Поруцький, 1951).

Найбільшою чутливістю до впливу морозів відзначається вузол кущення, тому збереження його від вимерзання є головним завданням для агронома: якщо відбулася його загибель - гине вся рослина. Захистити вузол кущення від вимерзання можна шляхом збільшення глибини його залягання в ґрунті та зростанням концентрації в цитоплазмі його клітин водорозчинних вуглеводів.

Вузол кущення найчастіше залягає на глибині 2,0 - 4,0 см від поверхні ґрунту, його розташування досить сильно залежить від сортових особливостей, інтенсивності освітлення, температури, густоти стояння рослин, якості передпосівного обробітку ґрунту. При довгому дні, інтенсивному освітленні і низькій температурі вузол кущення залягає глибше і, навпаки - при короткому дні, слабкому освітленні і високій температурі він закладається мілко, а при глибокому загортанні насіння може навіть виноситись на поверхню ґрунту. Глибина закладання вузла кущення також прямо пов'язана з кущистістю, яка знижується як при мілкому, так і при глибокому загортанні насіння в ґрунт.

Отже, краще освітлення, понижені температури та суха погода сприяють більш глибокому утворенню вузла кущення і вищій морозостійкості рослин (Ф.М. Куперман, 1950). До такого ж висновку приходить і М.В. Кононенко (1941), який вважає, що при сівбі в першій декаді жовтня формуються більш морозостійкі рослини озимих зернових культур, ніж при сівбі в вересні. Проте, рослини пізніх строків сівби мало кущаться і формують менший врожай (К.В. Ліванов, 1960; Г.Н. Кузнєцов, 1960). До того ж вони, як правило, колосяться на три - п'ять днів пізніше рослин середніх строків сівби. Слід також зазначити, що висока загальна кущистість рослин ранніх строків сівби не завжди свідчить про їх високу продуктивну кущистість (Н.А. Федорова, 1954), а в окремі роки (2003) це може призвести рослини до загибелі, оскільки озимі таких строків сівби схильні до випрівання (А.А. Горлач, 1961) та вимерзання. Таким чином було доведено, що рослини пізніх строків сівби під час кущення і, особливо, у фазі проростків (А.І. Аболіна, 1949) найбільш морозостійкі. Пізні посіви менш урожайні і більш пізньостиглі, ніж посіви озимої пшениці середніх строків.

Морозостійкість рослин різних строків сівби не можна розглядати у відриві від їх стадійного розвитку. У одного і того ж сорту за однакових температурних умов вони змінюються залежно від стадійного розвитку. Рослини, які пройшли стадію яровизації, характеризуються меншою морозостійкістю (Г.Н. Кузнєцова, 1960). У тих же рослин, які до початку зими не пройшли цієї стадії, морозостійкість, як правило, дуже висока.

Велике значення у формуванні морозостійкості надається температурному фактору. Якщо рослини вирощують спочатку на підвищених температурах, а пізніше - в умовах понижених температур, їх морозостійкість підвищується. Тривале вирощування при високих температурах призводить до зниження морозостійкості, а при підвищених - до її підвищення (Д.Ф. Проценко, 1949). Особливо помітно підвищується морозостійкість рослин, якщо температура повітря становить близько 0оС. При цьому затримується ріст рослин і в них відбувається нагромадження органічних речовин та зменшується їх витрачання у процесі дихання. При пониженій середньодобовій температурі рослини інтенсивніше кущаться.

Строки сівби впливають на процес нагромадження та витрачання вуглеводів, від чого до деякої міри залежить морозостійкість рослин (І.І. Туманов, 1940). Проте, вміст вуглеводів не завжди є показником морозостійкості. Відомо, що ранні строки сівби озимих культур сприяють кращому нагромадженню вуглеводів. Більш молоді рослини пізніших строків сівби, порівняно з рослинами ранніх строків, нагромаджують менше вуглеводів, проте впродовж зимового періоду менше їх витрачають на дихання (Н.А. Федорова, 1960).

В листках і вузлах кущення рослин пізніх строків сівби нагромаджується менше вуглеводів, але такі рослини більш морозостійкіші, оскільки яровизацію вони закінчують при мінусових температурах. Підвищенню морозостійкості рослин пізніх строків сівби сприяє нагромадження у них органічних кислот (Н.А. Федорова, 1960).

За ранніх строків сівби, особливо в роки з тривалим і теплим осіннім періодом, рослини розвивали потужну вегетативну масу, більшою мірою уражували хворобами та пошкоджувалися шкідниками, що, як правило, і зумовлює зниження продуктивності. Тривали дослідженнями виконаними в наукових установах степової зони було встановлено, що оптимальним строком сівби озимої пшениці в степовій зоні слід вважати 25 жовтня. Відхилення від цього строку призводить до зниження продуктивності агроценозів:

Строки сівби > ранні 15.ІХ 25.Х 5.ІХ. пізні

Причому відхилення на 10 діб в сторону ранніх строків сівби знижує врожайність зерна озимої пшениці на 5,4% більше ніж проведення сівби на 10 діб пізніше в порівнянні з оптимальним строком. Тому враховуючи нинішню тенденцію до потепління клімату сівбу озимої пшениці в даному регіоні потрібно розпочинати на початку третьої декади вересня й повністю закінчити посівні роботи до 5 жовтня.

1.3.2 Формування адаптивних властивостей озимих зернових колосових культур в осінній період вегетації залежно від азотного і фосфорного живлення

Урожай озимих зернових культур значною мірою визначається результатами перезимівлі і головним чином - ступенем їх стійкості до низьких температур, шкідливої дії льодової кірки та інших чинників, від яких залежить рівень ушкодження і зрідження посівів (Моисейчик В.А., 1975). Так, в роки несприятливі для перезимівлі озимих культур, урожайність пшениці озимої знижується, як правило, до 0,8 - 1,0 т/га, а в окремих випадках, як це було в 2003 році, мала місце повна загибель рослин. В зв'язку з цим проблема перезимівлі озимих культур має вагоме господарське значення, а тому важливу роль відіграє підвищена адаптація рослин до несприятливих погодних умов зимового періоду.

При загибелі озимих неминучим є запізнення з сівбою ранніх ярих культур, а отже, зниження їх врожайності, зменшення валового збору зерна через пересів озимих фуражними культурами. Для вирішення цієї проблеми проводиться підбір сортів озимих культур з достатньою морозостійкістю, оскільки лише за цієї умови можлива реалізація генетичного потенціалу врожайності культури. Свого часу для підвищення рівня перезимівлі озимих колосових культур приділялася особлива увага й головним завданням була розробка комплексних заходів, спрямованих на підвищення морозостійкості рослин. Враховуючи ці обставини для сприятливої перезимівлі поряд з підбором стійких до несприятливих погодних умов зимового періоду витривалих до низьких температур сортів озимих культур, науково - обґрунтованим обробітком ґрунту, оптимальними строками сівби, велике значення мають і умови мінерального живлення рослин. Встановлено, що на перезимівлю озимих зернових колосових культур позитивно впливає внесення добрив, особливо фосфорно - калійних. Надлишок азотного живлення в початковий період росту озимини, навпаки, знижує їх стійкість до низьких температур і інших несприятливих умов зимового періоду. Найбільш сильне підвищення морозостійкості озимих культур викликають фосфорні добрива. Н.М. Карманенко (1990) експериментально встановила фізіологічну роль фосфору і калію в підвищенні морозостійкості озимих зернових культур. Проведеними нею дослідженнями встановлено, що забезпечення рослин достатньою кількістю фосфору позитивно впливає на вуглеводний обмін, гідрофільність біоколоїдів і, тим самим, активізує розвиток кореневої системи, проникнення її в ґрунт і посилює поглинальну здатність, особливо в початкові фази розвитку. Нестача ж калію порушує вуглеводний обмін рослин і обумовлює інтенсивніше використання запасів вуглеводів, а дефіцит фосфору порушує синтез сахарози, тоді як тривале азотне голодування, навпаки, сприяє нагромадженню водорозчинних цукрів у рослині.

Однак, внесення фосфорно - калійних добрив під основний обробіток грунту та передпосівну культивацію не дає отримати бажаних результатів. Це пов'язано з тим, що коефіцієнт використання кореневою системою озимих колосових культур поживних речовин з внесених в ґрунт фосфорно - калійних добрив відносно невисокий і становить для фосфорних лише 20% і калійних - трохи більше близько 45%. Це пояснюється тим, що фосфор і калій майже у всіх ґрунтах знаходяться в складі важкорозчинних сполук і кореневі системи озимих зернових культур не в змозі їх поглинути в повному обсязі. В чорноземних ґрунтах фосфат - аніон утворює з бікарбонатом кальцію слаборозчину сіль трифосфат кальцію, що знижує доступність фосфору для рослин. В чорноземних ґрунтах поглинальний комплекс, який насичений кальцієм і магнієм, сприяє закріпленню відносно великої кількості калію в необмінній формі, що також знижує коефіцієнт використання його рослинами. В зв'язку з цим, калій з внесених в ґрунт добрив обмінно поглинається. Низька поглинальна здатність поживних речовин озимим ячменем та пшеницею пов'язана ще й з тим, що їх корені мають слабку розчинну здатність по відношенню до елементів живлення ґрунту. Це пов'язано з тим, що в сирій золі цих рослин відібраних в фазі цвітіння відношення менше 1,3 і становить 0,7 - 0,8. Ці рослини поглинають з ґрунту більше фосфору, ніж СаО, тому в них поглинальна здатність по відношенню до Р₂О₅ виражена слабо, оскільки наявні в ґрунті сполуки кальцію міцно утримують фосфор у вигляді слаборозчинної солі Са₃(РО₄)₂. Тому рослини озимих культур потребують додаткового фосфорного живлення. Особливо велика потреба в фосфорі виникає в них посушливі роки, коли в ґрунтовому розчині різко зменшується кількість гідро - та дигідрофосфатів кальцію.

1.3.3 Теоретичне обґрунтування необхідності впровадження інтенсивних технологій вирощування зернових колосових культур

Досягнення високої ефективності зернових культур неможливе без збереження та нарощування ґрунтової родючості. Справа в тому, що в сучасних умовах, особливо при орендних відносинах, ґрунти розглядають, як джерело і засіб одержання максимального прибутку. При цьому мало уваги приділяється охороні та відновлені родючості ґрунтів, незважаючи на те, що в майбутньому для вирішення цих питань необхідно буде витрачати значні матеріальні ресурси. В останні роки продукція рослинництва формується, головним чином, за рахунок залишкових запасів елементів живлення та безпосередньо мінералізації гумусу, внаслідок чого вміст його в ґрунтах знижується, вони поступово збіднюються, виснажуються та деградують. В той же час досить давно в теорії, а тепер вже й на практиці було зроблено кардинальний висновок, про те, що немає іншого шляху вирішення продовольчої проблеми будь - якого окремого регіону, як інтенсифікація рослинництва.

В економічно розвинутих країнах досить швидко і обґрунтовано був знайдений, а тепер уже й реалізований на практиці головний напрямок такої інтенсифікації - це інтенсивні технології вирощування зернових колосових культур у поєднанні та на фоні загальних прогресивних систем землеробства. Інтенсивні технології характеризуються найвищим рівнем внесення мінеральних добрив і пестицидів, вони забезпечують найбільший рівень урожайності. Поряд використанням сучасних засобів хімізації в економічно розвинених країнах проводять дослідження в напрямки зменшення затрат виробництва і собівартості вирощеної продукції. Тому, напевно, необхідно в сучасних агроформуваннях поєднувати ці два напрямки і створювати інтенсивні технології на основі максимального використання адаптивних властивостей сортів і гібридів при врахуванні погодних умов навколишнього середовища.

За правильно застосованих інтенсивних технологій з використанням оптимізованих хімічних заходів забезпечення продуктивності є можливість підтримувати в основній продукції рослинництва вміст екологічно шкідливих речовин на рівні, що не перевищує медично - обґрунтовані нормативи. В зв'язку з цим виникла необхідність в проведені польових дослідів, в яких були використані всі елементи системи удобрення в поєднанні з хімічними засобами захисту рослин не тільки повністю себе окупали, давали можливість отримати суттєвий прибуток але й сприяли зниженню собівартості вирощеної продукції. В схемі польових дослідів було передбачено всі елементи системи удобрення: внесення добрив під передпосівну культивацію, при сівбі в прикореневе та позакореневе підживлення в поєднані з засобами захисту рослин від хвороб та шкідників. Отримані результати досліджень представлені в даному звіті.

Розділ 2. ґрунтово-кліматичні умови

2.1 Агрохімічна характеристика чорнозему звичайного

Ми живемо у світі ґрунтів, яких налічується близько 300 видів. Серед них чорноземи займають домінуюче положення. Площа чорноземів світу становить 314 млн. га або 2,4% від площі усіх ґрунтів світу. Чорноземні ґрунти утворюють суцільні смуги або зони на Євроазіатському і Північно - американському континентах. Великі масиви чорноземних ґрунтів є і в Південній Америці на території Аргентини і Уругваю, а також в Австралії. На Євразійському континенті чорноземи протягуються більше як на 10 тис. км від Відня до озера Ханки в Китаї.

Україна займає провідне місце в світі серед країн, на території яких поширені чорноземи. Чорноземи України займають 27,8 млн. га, що становить 8,7% від світових площ чорноземів, і є основним фондом отримання рослинницької продукції. Чорноземи становлять основну площу сільськогосподарських угідь України - 67,7%. Вони є найбільш освоєними ґрунтами і потенціальні ресурси розширення орних площ у чорноземній зоні практично вичерпані.

У структурі чорноземних ґрунтів України переважають чорноземи звичайні (10,9 млн. га), чорноземи типові (6,2 млн. га) і чорноземи південні (3,2 млн. га). Чорноземи опідзолені та реградовані становлять відповідно 2,8 і 1,7 млн. га. У різних природно - кліматичних зонах чорноземи солонцюваті, залишково - солонцюваті та чорноземи на елювії пісковиків, сланців і карбонатних порід займають площу близько 3 млн. га.

У ґрунтових номенклатура різних країн і міжнародній ґрунтовій номенклатурі «Soil name WRB» (1998) і «Soil name in FAO (1997) термін «чорноземи» увійшов без перекладу - chernozems. В Україні чорноземи збереглися у цілинному стані тільки в заповідниках «Михайлівська цілина» у Сумській області, «Хомутівський степ» у Донецькій, «Стрілецький степ» у Луганській і «Кам'яні могили» у Запорізькій областях. У розвитку чорноземів виділяють декілька стадій: до антропогенна, номадна (скотарська) з нерегулярним землеробством, екстенсивного землеробства і агротехнологічна (інтенсивна).

Нині майже всі площі з чорноземними ґрунтами розорані. Розорювання чорноземів і їхнє землеробське використання впродовж тривалого часу спричинили значні зміни структури, складу і властивостей, порушивши тим самим природний потік енергії, зменшивши рівень відновлення гумусу та вивільнення ліофільних елементів, зв'язаних у гумусі ґрунту. Важкі сільськогосподарські знаряддя посилюють цей процес, особливо на перезволожених ґрунтах. Чорноземи втрачають хімічно зв'язану енергію в гумусі, агрегованість і шпаруватість, які є важливими для збереження родючості чорноземів. Розорювання, тривалий обробіток ведуть до поступової деградації чорноземів. Розораність чорноземів у степовій зоні становить 83% і хоча в останні роки вона дещо знизилась, проте все ж залишається високою. Розораність чорноземів сприяє розвитку ерозійних процесів. Еродовані орні землі становлять 30% ріллі.

Переважаючими видами ерозії у чорноземній зоні є водна і вітрова. Еродованих чорноземів - 24,8%, серед них слабо еродованих приблизно 17,8%, середньо еродованих 5,3% і сильно еродованих - 1,9%. Чорноземи вже не є найродючішими ґрунтами, бо сформувались вони в умовах недостатнього атмосферного зволоження. Гідротермічний коефіцієнт (ГТК) Селянинова для переважної території поширення чорноземів становить 0,61 - 1,0 і лише 25% чорноземів розташовано на території з ГТК 1,0 - 1,4. У зв'язку з цим, періодичні посухи і пов'язаний з ними недобір врожаю - закономірне явище для чорноземів. Тому нам не варто сподіватись отримувати середньорічні урожайності на рівні 70 - 80 ц/га і вище, властиві для західноєвропейських країн, де умови зволоження більш сприятливі: у них ГТК, як правило, перевищує 1,4 - 1,6. Тому, хоч чорноземних ґрунтів там немає, проте надзвичайно ефективно працюють добрива.

В серії опублікованих нами робіт неодноразово підкреслювалось, що справжнє багатство наших чорноземів на материнських породах з агрономічно сприятливими властивостями - лесах і лесоподібних суглинках, які мають переважно важкий гранулометричний склад - важко суглинковий і легкосуглинковий. У зв'язку з цим чорноземи звичайні мають добрі агрофізичні, фізико - хімічні та агрохімічні властивості, завдяки чому можуть тривалий час забезпечувати пролонговано порівняно високий урожай (на рівні 30 - 40 ц/га зерна залежно від умов зволоження без використання добрив). При використанні добрив у зволожені роки урожайність зерна зростає під впливом цього чинника. Цей фактор сприяє формуванню порівняно низької собівартості продукції землеробства.

Нами проведена повна агрохімічна, агрофізична та мікробіологічна всебічна порівняльна оцінка чорноземів звичайних на цілині та ріллі і зроблено опис двохметрових ґрунтових розрізів. Ці питання нами всебічно опубліковано в науковій праці [42], тому не будемо зупинятись на його висвітленні. Результати виконаної НДР доповідались на двох міжнародних наукових конференціях в Львівському національному університеті ім. І. Франка та ННЦ Інституті землеробства НААН, де отримали високу оцінку фахівців. В цьому звіті ми лише приведемо традиційну агрохімічну характеристику чорнозему звичайного на ріллі дослідного поля лабораторії родючості ґрунтів. Його морфологічні параметри наступні: глибина гумусованого профілю варіює від 60 до 65 см; орний шар ґрунту до глибини 25 - 27 см темно - сірий, пилувато - грудкуватий, важко суглинковий. Кількість водостійких агрегатів в орному шарі знаходиться в межах 40 - 50%, підорному - 55 - 65%.

Чорноземи звичайні сформувались в умовах непромивного водного режиму. Ступінь гуміфікації їх органічної речовини висока. Валовий вміст гумусу в орному шарі цих ґрунтів варіює від 3,5 - 3,8%, а в шарах 20 - 40 см і 40 - 60 см його вміст поступово знижується з 3,4 - 2,8 до 2,2 - 1,4% відповідно [37]. Поглинуті основи в орному шарі представлені кальцієм (27,7 - 30,2) і магнієм (4,1 - 5,1) мг. - екв. на 100 г абсолютно сухого ґрунту. Глибина скипання від 10% - ної НСl - 54,3 - 58,5 см; білозірка зустрічається на глибині 80 - 85 см. Реакція ґрунтового розчину нейтральна, рНсольова=6,2 - 7,0; рНводн.=6,5 - 7,0, а вниз по профілю - слабо лужна. Гідротермічна кислотність 1,41 мг. - екв. на 100 г ґрунту, насиченість вбирного комплексу катіонами Са2+ та Mg2+ висока - 94%.

Агрохімічні показники чорноземів звичайних значно варіюють залежно від їх механічного складу, вмісту в них гумусу та інших умов. Вміст в орному шарі ґрунту основних макроелементів такий: загального азоту - 0,23 - 0,24%; фосфору - 0,10 - 0,12 і калію - 2,1 - 2,3%. Кількість легкогідролізованого азоту (за І.В. Тюриним і М.М. Кононовою) - 10,0 - 11,4 мг на 100 г сухого ґрунту при можливості поповнення його доступних форм за рахунок нітрифікаційної здатності (за Кравковим) - 2,4 - 2,8 мг на 100 г ґрунту. Кількість рухомого фосфору - 8,8 - 9,8 мг/100 г ґрунту; калію - 14,3 - 15,4 мг/100 г ґрунту (метод Ф.В. Чирикова), нітратів - 13,0 - 15,0 мг/100 г ґрунту. Польова вологість в шарі ґрунту 0 - 10 см становить 31,8, а в 10 - 20 см - 29,0% цієї вологості є «мертвим запасом», який не використовується рослинами. Ступінь їх придатності для вирощування зернових культур за 100 - бальною бонітетною шкалою становить 59 - 76 балів і відноситься до середньої якості земель четвертого класу.

Чорноземи звичайні є ґрунтами з важким гранулометричним складом і відзначаються достатньо високими запасами валового фосфору, але одночасно відносно низьким рівнем його рухомості. Аналогічна картина склалася із вмістом в ґрунті мінеральних форм азоту.

Нестача атмосферних опадів, особливо в критичний період розвитку зернових культур, обмежує використання потенціальної родючості цих ґрунтів. Саме тому ці ґрунти і посушливі кліматичні умови не дають можливість в повній мірі реалізувати генетичний потенціал сучасних сортів та гібридів.

2.2 Кліматичні умови північної частини степової зони України

Погодні умови північного Степу України характеризуються помірно - континентальним кліматом. Поєднання недостатнього зволоження з високими температурами в літній період обумовлює значну сухість повітря, що збільшує дефіцит вологості і випаровування та несприятливо впливає на сільськогосподарське виробництво (А.С. Горб, 2006). В цьому регіоні середньорічна температура повітря становить +8,8 - 9,1 ^оС, випаровування з відкритої водної поверхні - 730 - 740 мм, середньобагаторічна сума опадів за рік - 420 - 450 мм, а за вегетаційний період (травень - серпень) варіює в межах 296,0 - 357,7 мм. Вже на початку нинішнього століття мали місце тривалі посушливі та інші екстремальні явища, зокрема, в 2003, 2007, 2009, 2012 та 2013 роках. Найбільше зростання температурних показників (на 2,5 єС) відмічається у літній період, в осінньо - зимовий лише на 1,4 єС, а у весняний - на 1,2 єС. В теплий період року (квітень - жовтень) випадає, згідно з середніми багаторічними даними, 327 мм або 77,7%, а за холодний значно менше, лише 123 мм або 22,3% від річної суми опадів. В основному за три найбільш дощових літніх місяців - червень - серпень, випадає в середньому 34% від їх річної норми.

Таблиця 4. Максимальна температура повітря в літній період 2012 - 2013 рр.

Поряд з цим майже щорічно бувають бездощові періоди з середньою їх тривалістю 20 - 25 діб. Середньобагаторічний показник ГТК за вегетаційний період квітень - серпень - 0,91. Відносна вологість повітря в літні місяці низька. У червні вона буває 45 - 55%, в липні - 40 - 45%, а в окремі дні знижується навіть до 30%. Метеорологічні умови у роки проведення польових дослідів були посушливими. Максимальна температура повітря сягала позначки 28,9 - 34,4єС (табл. 2.2.1 - 2.2.2). Суттєве потепління, яке в роки проведення досліджень особливо рельєфно виділялось в осінній період, викликало збільшення тривалості вегетації озимих зернових культур восени про, що свідчать дані наведені в (табл. 5).

Таблиця 5. Метеорологічні показники (середнє за 2012 - 2013 рр.) (дані Комісарівської метеостанції)

Таблиця 6. Відхилення тривалості осінньої вегетації озимих культур від середньобагаторічної за різних строків сівби, діб

В найбільшій мірі збільшення тривалості вегетації в осінній період озимих зернових культур спостерігалось в 2012 році, коли за раннього строку сівби його продовження зросло на 32 доби, а за оптимального строку на 14 діб.

Незначне подовження осінньої вегетації відбулося в 2011 році. За цим показником 2013 рік займав проміжне положення між цими двома роками. За таких умов відбувається переростання озимих культур і як наслідок зниження їх морозостійкості в зимовий період.

Таблиця 7. Гідротермічний режим осіннього періоду при вирощуванні озимих зернових колосових культур (дані за 2011 - 2013 рр.)

Таблиця 8. Гідротермічний режим літньо - осіннього періоду при вирощуванні озимих зернових колосових культур (дані за 2011 - 2013 рр.)

Таблиця 9. Тривалість осінньої вегетації озимих культур залежно від строків сівби (дані за 2011 - 2013 рр.)

ПРИМІТКА: 1* - дата посіву озимих культур; 2* - дата припинення осінньої вегетації; 3* - тривалість вегетації, діб;

14.09. - середньобагаторічна дата посіву озимих культур;

08.11. - середньобагаторічна дата припинення осінньої вегетації;

56 діб - середньобагаторічна тривалість осінньої вегетації.

Середня за зиму температура повітря була на 0,5 - 3,6 єС вищою за середню багаторічну. В роки проведення досліджень перша половина зими виявилася достатньо теплою. Значне і порівняно тривале похолодання починалося лише в третій декаді січня, коли в окремі дні середньодобові температури коливалися в межах -20,4…-24,5 єС. В найхолодніші дні позначка термометра знижувалась до -26 єС. Переважала холодна погода і в перших двох декадах лютого. Середні декадні температури повітря становили мінус і були на 5,5 і 5,4 єС нижче за середні багаторічні показники.

В цей період склалися несприятливі умови для перезимівлі озимих культур і особливо озимого ячменю. мінімальна температура грунту на глибині залягання вузла кущення озимого ячменю, при середній висоті снігового покриву 5 - 6 см, знижувалась до мінус 11,0 єС, а на ділянках де сніг був практично відсутній, до мінус 12 - 13 єС, що було близько до критичної температури вимерзання озимини і в кінцевому підсумку призвело до пошкодження та загибелі від 10 до 13% рослин.

Короткочасні глибокі похолодання в січні спостерігалися і в інші роки. Так, в першій декаді січня 2008 та 2009 рр. середня температура повітря становила мінус 12,4 - 11,3єС і була нижчою за середню багаторічну на 8,1 - 7,0 єС, а в третій декаді січня 2010 року - мінус 13,4 єС, що нижче середніх багаторічних показників на 7,3 єС. мінімальна температура повітря в ці декади знижувалась до мінус 25,0 - 26,1 єС, тимчасом як мінімальна температура грунту на глибині залягання вузла кущення озимої пшениці завдяки сніговому покриву коливалась в межах мінус 5,5 - 9,4 єС.

Як правило в роки досліджень, завдяки використаним способам підвищення морозостійкості рослин озимих культур. які вивчалися в польових дослідах, розміри загибелі та пошкодження озимини не перевищували 105, що відповідає природній зрідженості посівів, яка має місце щорічно і залежить не тільки від погодних умов. але й від інших абіотичних і біотичних чинників.

2.3 Агротехніка в польових дослідах

Для отримання повноцінних сходів озимих та ярих зернових колосових культур для сівби нами було використано не травмоване, виповнене (маса 1000 насінин не менше 40 г), з високою схожістю насіння, яке відповідає вимогам чинного ДСТУ. Перед сівбою насіння протруювали та інкрустували з використанням препаратів, які входять до «Переліку пестицидів і агрохімікатів, дозволених для використання в Україні». Інкрустування насіння проводили безпосередньо перед сівбою.