WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

  Кадралиев Дамир Смагилович

Теоретические основы и практика

системно-энергетического подхода к изучению

и оценке технологии возделывания сорго

в аридной зоне

Специальность: 06.01.09 – растениеводство

                             

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени 

доктора сельскохозяйственных наук

Астрахань - 2009

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого овощеводства и бахчеводства» Российской академии сельскохозяйственных наук.

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук,

  профессор Коринец Валентин Васильевич 

Официальные оппоненты: член-корреспондент РАСХН, доктор

  сельскохозяйственных наук, профессор

  Малиновский Борис Николаевич

  доктор сельскохозяйственных наук,

  профессор Петров Николай Юрьевич

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Кравцов Виктор Васильевич

Ведущее предприятие: ГНУ Нижне-Волжский НИИ сельского хозяйства

Защита состоится  «11» декабря 2009 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.009.09 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, Естественный институт АГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Естественного института Астраханского государственного университета по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1.

Автореферат разослан «_______» _________________ 2009 г.


Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Ж.А. Зимина
Общая характеристика работы

Актуальность работы. Сельскохозяйственное производство в аридной зоне Нижнего Поволжья испытывает большую потребность в кормах. Земледелие в Астраханской области ведется в сложных почвенно-климатических условиях. Одним из резервов увеличения и укрепления кормовой базы животноводства является расширение посевов сорго. Благодаря высокой засухоустойчивости, невысокой требовательности к почвам, отзывчивости на орошение и высокой урожайности, сорго может возделываться как культура универсального использования.

Актуальность работы заключалась в  необходимости научной разработки комплексного системно-энергетического подхода к технологии возделывания сорго  для повышения энергетической эффективности производства этой культуры. Он существенно расширяет возможности экономического анализа, мобилизует специалистов на экономию энергетических ресурсов, поиск энергосберегающих инновационных технологий  и повышение  эффективности. При разработке энергоцикла учитывались конкретные условия возделывания сорго. В соответствии с этим предусматривалось решение следующих задач:

разработать теоретические основы системно-энергетического подхода к оценке технологии возделывания сорго, позволяющие избежать затратных технологий и перейти к созданию научно-обоснованных ресурсосберегающих технологий;

оценить агротехнические приемы возделывания сорго с позиции ресурсосбережения;

изучить и создать высокопродуктивные сорта сахарного  сорго адаптивные  к аридной зоне;

определить зависимость продуктивности сахарного сорго от сроков посева и установить влияние способов и норм высева на урожай зеленой массы сахарного сорго;

изучить влияние сроков сева на энтропию и определить сумму и индекс ФАР при различных сроках сева сорго;

изучить влияние способов размещения компонентов в совместном посеве сорго и сои на урожайность и питательную ценность зеленой массы, дать экологическую оценку сорго и смеси сорго с соей;

подобрать оптимальный способ внесения азотных удобрений;

изучить влияние предшественников и приемов основной обработки почвы на продуктивность сорго;

разработать модель адаптивного сорта сорго и технологической карты возделывания его при орошении;

разработать энергоцикл животноводства и дать энергетическую оценку эффективности возделывания сахарного сорго на конечную продукцию;

дать энергетическую и экономическую оценку эффективности возделывания сахарного сорго на зеленую массу и силос в условиях орошения  аридной зоны Нижнего Поволжья.

Научная новизна результатов исследований. В процессе разработки проблемы впервые получены следующие результаты:

разработан системно-энергетический подход к изучению сорго и оценке его продукции;

на основе системно-энергетического подхода дана формулировка понятия растениеводческого энергоцикла;

выведен  сорт сорго «Юбилейное», адаптивный к аридным условиям;

разработан ресурсосберегающий способ внесения азотных удобрений;

рассмотрены вопросы эффективности технологии производства сорго на основе системно-энергетического подхода;

приведены оценочные показатели продукции сорго на конечную продукцию,  которые позволяют полнее и эффективнее учесть энергозатраты на производство сорго, обеспечить экономию ресурсов;

Положения, выносимые на защиту

системно-энергетический подход к технологии возделывания сорго;

комплексная оценка биологических, хозяйственно-ценных признаков сортообразцов сахарного сорго;

ресурсосберегающая технология возделывания сахарного сорго на орошаемых землях Астраханской области;

модель адаптивного сорта и технологической карты;

экологическая оценка сахарного сорго при разных сроках посева;

энергоцикл животноводства на конечную продукцию;

энергетическая и экономическая оценка технологии возделывания сорго на силос и зеленую массу.

Практическая значимость. Выведены и районированы в Астраханской области сорт сахарного сорго «Юбилейное» и сои « Камызякская 136». Внедрение ресурсосберегающей технологии для высокопродуктивного адаптивного сорта сахарного сорго «Юбилейное» позволит увеличить урожайность зеленой массы и повысить энергетическую эффективность возделывания сорго в аридной зоне. Доказана экологическая эффективность совместных посевов сорго и сои. Использование результатов исследований подтверждены справками о внедрении министерства сельского хозяйства Астраханской области и ЗАО ПЗ «Юбилейный», ООО «Пойма», ООО «Картубинский».

Разработанная концепция системно - энергетического подхода к оценке технологии возделывания сорго в аридной зоне в одновидовых и совместных посевах может быть использована при разработке перспективного плана развития кормовой базы животноводства региона.

Полученные в результате исследований материалы могут быть использованы в учебном процессе аграрных факультетов университетов при изучении дисциплин: «Растениеводство», «Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур», «Земледелие», «Кормопроизводство».

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на итоговых научных конференциях Астраханского государственного педагогического университета (1997-2000 гг.), на II Всероссийской научной конференции «Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия» (1999), на международных научно-практических конференциях: п.Соленое Займище, 2001, 2002, 2006; г.Волгоград, 2006, 2008; г.Элиста, 2007; г.Астрахань, 2006, 2008, 2009; г.Краснодар, 2009. 

Внедрение и производственная проверка результатов исследований проводилась в 1999-2009 годах в ООО «Пойма» Приволжского района и ЗАО ПЗ «Юбилейный» Камызякского района Астраханской области.

Публикации. Всего опубликовано 58 работ, в том числе по материалам диссертации опубликовано 54 научные работы, из них в рецензируемых журналах ВАК - 8 статей, 4 монографии (в соавторстве), методические указания и статьи в международных и центральных журналах, а также в ряде сборников научных трудов, получено 2 патента и 2 авторских свидетельства на сорта. Имеются  депонированные заключительные отчеты  по результатам исследований общим объемом 6 печатных листов (Сб. реф. НИР и ОКР, 2001г, 2006г).

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 291 страницах компьютерного текста. Работа состоит из введения,  9 глав, 10 рисунков, 67 таблиц и 17 приложений, выводов и предложений производству. Библиографический список включает  410 наименований, в том числе 39 иностранных авторов.

Содержание работы

Условия и методика проведения исследований. Исследования проводились на территории Астраханской области в государственном научном учреждении Всероссийский НИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства в 1996-2009 гг. Место проведения исследований находилось в аридной зоне, в 30 км на юг от г. Астрахани. Климат региона резко континентальный. Безморозный период длится 175-200 дней в год. Сумма активных температур воздуха выше 10° - 3500-3600°С, количество осадков за вегетационный период не превышает 170-180 мм. Гидротермический коэффициент  равен 0,4.

Почвы опытных участков в экспериментальном хозяйстве ОНО СХП «Наука» представлены аллювиальным луговым типом, среднесуглинистые, слабозасоленные. Содержание гумуса в слое 0-20см почвы составило 1,13- 1,98 %, в слое 20-40см 1,28- 1,88 %, азота легкорастворимого в слое 0-20 см 56,0-86,8 мг/ кг, в слое 20-40см 61,6-78,4 мг/кг, Р205 в слое 0-20см 27,6-73,7 мг/кг, в слое 20-40 см 23,0- 65,9 мг/кг.

Погодные условия в период проведения исследований были различными. По степени увлажнения вегетационного периода годы закладки полевых опытов, характеризовались следующим образом: 1996 – норма (120,0 мм); 1997 – влажный (138,7 мм); 1998 – сухой (102,4 мм); 1999 –  влажный (161,5 мм); 2000 – сухой (94,7 мм); 2001 - влажный (134,9 мм); 2002 - сухой (97,9 мм); 2003 - влажный (133,6 мм); 2004 - норма (120,1 мм); 2005 - очень влажный (177,6 мм); 2006 –  влажный  (159,7 мм); 2007 – очень влажный (179,2 мм); 2008 – норма (118,7 мм); 2009 – очень влажный.

Решение поставленных задач осуществлялось путем постановки следующих полевых опытов:

Опыт 1. Подбор и изучение различных сортообразцов сахарного сорго в условиях орошения (1996-2002 гг.). Изучались сорта, гибриды, коллекционные сортообразцы сахарного сорго в сравнении с районированным сортом  сорго «Сахарное 35».

Опыт 2. Подбор оптимального срока сева сорго на силос в условиях орошения (1997-1999 гг.). В изучение были включены четыре срока сева: первый срок – 3 декада апреля (контроль); второй срок – 1 декада мая; третий срок – 2 декада мая; 4 срок – третья декада мая.

Опыт 3. Подбор оптимального способа и нормы посева сорго на силос в условиях орошения (1996-2000 гг.). По фактору А изучались три варианта способа посева: широкорядный с междурядьем 0,70 м (контроль), широкорядный с междурядьем 0,45 м и рядовой способ посева (0,15 м). По фактору В рассматривались три нормы высева: 0,50 млн. шт. семян/га (контроль), 0,65 и 0,80 млн. шт. семян /га.

Опыт 4. Подбор оптимального соотношения компонентов совместного посева сорго и сои на силос (1998-2000 гг.). Схема опыта включала 6 вариантов: 1 – чистый посев сорго (контроль); 2 – чистый посев сои (контроль); 3 – 2 ряда сорго + 1 ряд сои; 4 – 2 ряда сорго + 2 ряда сои; 5 – 1 ряд сорго + 1 ряд сои; 6 – сорго + соя в один ряд.

Опыт 5. Влияние предшественников на продуктивность сорго (2004-2008 гг.). Изучались следующие культуры в качестве предшественника сорго:

1.Люцерна; 2.Бахчевые; 3.Томаты; 4.Овес; 5.Сорго

Опыт 6. Приемы основной обработки почвы (2006-2008 гг.). В ООО «Пойма» был заложен опыт  по следующей схеме:

  1. Вспашка на 20-22 см (контроль).
  2. Вспашка на 28-30 см.
  3. Корпусное лущение на 12-14 см.

Все варианты обработки почвы изучались на удобренном фоне N90 P60 K90 .

Опыт 7. Сроки внесения азотных удобрений под сорго (2005-2009 гг.) Схема опыта включала 3 варианта: 1- N150 P135 К100 (N15- при посеве; N45 – в фазу 4-5 листьев; N45 – 8-10 листьев; N45 – 15 листьев); 2- N130P135 K100 (N10 – при посеве; N20 – в фазу 4-5 листьев; N40 – 8-10 листьев; N60 – 15 листьев); 3 - N130P135 K100 (N30 – в фазу 4-5 листьев; N40 – 8-10 листьев; N60 – 15 листьев).

В опытах использовали районированные сорта сахарного сорго «Юбилейное» и сои «Камызякская 136» селекции отдела кормопроизводства и животноводства ГНУ ВНИИОБ. Размещение делянок в опыте по сортоиспытанию – стандартное, в остальных – систематическое и рендомизированное (случайное), повторность вариантов – четырехкратная. Норма высева сорго в 1,2,5,6 опытах составила 300 тыс. шт/га, в 4 опыте – в чистом посеве сорго – 650 тыс. шт/га, в чистом посеве сои – 450 шт/га, в изучаемых вариантах – согласно доле участия компонентов в посеве.

Агротехника проведения опытов, за исключением изучаемых, осуществлялась согласно рекомендациям и принятой научно-обоснованной системе земледелия Астраханской области.

Полевые опыты закладывали в соответствии с требованиями методики полевого опыта Б.А.Доспехова (1985), методических указаний ВНИИ кормов имени Вильямса (1987), методики Госкомиссии по сортоиспытанию  сельскохозяйственных культур (1989).

Для всесторонней оценки  результатов исследований полевые опыты сопровождались сопутствующими наблюдениями, анализами и учетами.

  1. Метеорологические наблюдения проводились в течение всего вегетационного периода на метеостанции  п. Табола.
  2. Для общей характеристики почвенного плодородия опытного участка определяли рН водной и солевой вытяжки, содержание гумуса, легкогидролизуемого азота, подвижных форм фосфора и обменного калия.
  3. Фенологические наблюдения проводились систематически, визуально и одновременно на всех опытах.
  4. Оценка посевов по биометрическим показателям проводилась по основным фазам вегетации на специально закрепленных площадках в 4-х кратной повторности. Из биометрических показателей определялась высота растений, кустистость, облиственность, площадь листового аппарата, чистая продуктивность фотосинтеза.
  • высота растений определялась путем измерения высоты растений в 10 пунктах площадок.
  • облиственность – подсчитывалось число листьев на закрепленных растениях,  и определялась их площадь методом высечек.
  • интенсивность нарастания зеленой массы определяли путем взвешивания пробных растений, после чего определяли содержание сухого вещества растений.
  • фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза вычисляли по существующим формулам (Ничипорович А.А и др., 1961 г.).
  1. Учет урожая зеленой массы проводили путем сплошного скашивания на учетных делянках по вариантам опыта.
  2. Структура урожая определялась разделением и взвешиванием растений пробного снопа на фракции: листья, стебли и метелки.
  3. Объемную массу почвы определяли термостатно-весовым методом.
  4. Засоренность посевов учитывали количественно-весовым способом по  методике НИИ Юго-Востока (1969).
  5. Химический анализ растений, расчет питательности кормов  выполняли в Астраханской областной проектно-изыскательской станции химизации по общепринятым методикам.
  6. Суммарное водопотребление за вегетацию определяли методом водного баланса по А.И.Костякову (1961). Поливы проводились до поддержания влажности почвы на уровне 75-80% от НВ.
  7. Расчет энергетической эффективности производства сорго проводили в соответствии с методическими рекомендациями Всероссийского института кормов им. В.Р.Вильямса (1983), методическими указаниями ВИР (1990),  «Агроэнергетическая оценка технологий возделывания сельскохозяйственных культур», Волгоград (2000) и методикой  ГНУ ВНИИОБ «Экологическая функция растительного генофонда» (Коринец В.В. и др., 2006). Экономическую эффективность технологии возделывания сорго определяли по результатам затрат на их проведение на основе действующих нормативов и расценок по методике ВАСХНЛ (1989).

Статистическая обработка урожайных данных проведена дисперсионным методом  (Б.А.Доспехов, 1985) и с использованием программного пакета по стандартной программе обработки статистического материала «D STAT», Microsoft Exsel 97 Pro, Statgraft, Statistica. Достоверность различий оценивали по t- критерию  Стьюдента (при уровне значимости 0,01-0,05).

Результаты исследований

  1. Теоретические основы системно-энергетического  подхода к изучению и оценке технологии возделывания сорго на конечную продукцию

Системный подход к решению проблемы сельского хозяйства нашел довольно широкое применение (Афанасьев В.Г., 1964, Кузьмин В.П., 1976., Докучаев В.В., 1964, Воронин А, Д., 1964 и др.).

В наших исследованиях предложен  системно-энергетический подход к изучению агроценозов сорго и обусловлен  следующим:

все природные процессы зависят от энергии, главным источником которой является солнечная радиация;

другие источники – в основном её производные. Солнечная энергия возбуждает в биосфере системы «Земля» климатические, геологические, биологические и другие процессы. Под влиянием биосферы солнечная радиация преобразуется в различные формы энергии;

закон сохранения энергии свидетельствует об общей природе взаимопревращаемости разных форм энергии;

природные энергетические циклы агроценозов в целом (именно в целом) изучены ещё не достаточно. При этом свойство целостности раскрывается через динамичность системы.

Для количественного изучения системы агроценозов с позиций энергетики нужны такие характеристики (свойства), которые помогли бы нам разглядеть его сущность в целостности, используя законы, принципы и правила природопользования  с методологической точки зрения необходимы сопряжения исследования продукционного процесса в агроценозах с позиций системно-энергетического подхода. Такой подход можно использовать при разработке технологии получения высоких стабильных урожаев с наименьшими энергетическими затратами.

Системно-энергетический подход как метод исследования предполагает представление сложных объектов в виде системы, преобразующей, фиксирующей, фонообразующей поступление извне солнечной радиации.

Одной из ранних моделей реальных экосистем является модель, разработанная Ю.Одумом. При анализе энергетических и других сложных аспектов существования экосистем все организмы делятся на производителей, или продуцентов, органического вещества и на потребителей.

Развивая эту мысль, В.И.Вернадский писал: «Мы видим, что жизнь действует, во-первых, только энергией, количеством и составом свойственной ей материи и что, во-вторых, отдельные организмы как таковые отступают перед величием изучаемых явлений. Мы замечаем лишь общий совокупный эффект их действий».

Увеличение производства продукции при небольших затратах становятся целевой функцией хозяйственников во многих отраслях. Чтобы дать объективную оценку в целом производящей системы на готовую продукцию необходимо рассматривать в энергоциклах.

Под энергопроизводственным циклом (энергоциклом) следует понимать процесс включения в определенной последовательности энергоресурсов для фиксации (в процессе фотосинтеза автотрофами) и перераспределения энергии в сложных социально-экономических системах, а также удовлетворение жизненных потребностей человека.

Оценка энергоциклов по конечной продукции позволяет дать объективный анализ и рекомендации для производства. Оценка в системе – это практическая реализация анализа состояния производственного процесса. Например, в растениеводческом энергоцикле выявляется два основные потока: энергозатраты на производство и накопление энергии конечного продукта (рисунок 1). Животноводческая продукция находится в полной зависимости от первичной продукции, т.е. растениеводческой. В свою очередь эффективность утилизации первичной продукции в разных условиях неодинакова и зависит от вида животных, получаемой продукции и почвенно-климатической зоны и т.д.

Рисунок 1. Растениеводческий энергоцикл

Условные обозначения: А - количество энергии, вводимое человеком в обмен с агроценозом;

В -количество энергии, получаемое от зооценоза в результате трудового процесса в системе; а - количество энергии, затраченное на производство орудия труда, обслуживания, информации и т.д.;

1— прямое, 2 — косвенное влияние солнечной радиации.

 

В этом заключается как теоретический, так и практический интерес выявления условий и определения эффективности утилизации валовой энергии растения на всех этапах производственного процесса в энергоцикле животноводства. Здесь применяется закон пирамиды, 10%, переход энергии с одного трофического уровня на другой. На этой основе и следует развивать сельское хозяйство, рационально относиться к использованию ресурсов.

Таким образом, системно-энергетический подход в системе человек – агроценоз позволяет не только дать модель реального объекта, но и на базе этой модели выбрать необходимое количество управляющей информации в реальной системе, оценить показатели её функционирования и при моделировании найти наиболее эффективный вариант построения  технологических процессов при возделывании сельскохозяйственных культур.

2. Затраты ресурсов при  возделывании сорго

Увеличение урожайности сорго, сопровождающееся всё большими затратами невозобновляемой энергии (удобрений, пестицидов, средств механизации и т.д.), побуждает рассматривать проблему производства сельскохозяйственной продукции как энергетическую и экологическую.

Российская экономика, в том числе сельское хозяйство  является одной из наиболее энергоемких в мире: доля затрат на горюче-смазочные материалы в себестоимости продукции доходит более 20% (рисунок 2).

Рисунок 2. Энергоемкость ВВП в разных странах (кВт-ч/доллар)

(Источник. IFG, 2005г)

Внутренняя связь всех технологий сельскохозяйственных культур, как становится очевидным, состоит в получении органического вещества (энергии) или минеральной части для удовлетворения физиологических потребностей человека и изменении энергозатрат. Рассматривая на этой основе сорго, можно сказать, что они не стоят на месте, а развиваются вместе со средствами удовлетворения потребностей человека и в непосредственной зависимости от развития этих потребностей.

Последнее столетие человеческой истории прошли под знаком прогресса техногенной цивилизации. Сейчас наступил период смены приоритетов, переоценки ценностей, формирования новых алгоритмов развития. Рост затрат антропогенной энергии, свидетельствуют о недостатках существующих основ технологии производства сорго. Это сопровождается увеличением невосполняемых энергозатрат при возделывании сорго, которые возросли с 1908 по 2008 год  более чем в 7,1 раз (Сережников В., 1908; Коринец В.В., Кадралиев Д.С., 2008). Кроме того, в последнее время селекцию вели в направлении повышения продуктивного потенциала. Отбирали все более и более урожайные растения с большими требованиями к условиям окружающей среды.

В 50-е годы использовали сорта интенсивного типа, которые показывали высокую продуктивность при внесении больших доз минеральных удобрений, пестицидов и др. Так, за последние годы стоимость основных фондов в сельском хозяйстве страны возросла с 43,9 до 227 млрд. рублей, энергетические мощности – с 156,9 до 603,9 млн. л.с., площадь мелиорированных земель – с 16,1 до 31 млн. га, поставка минеральных удобрений – с 2,0 до 16,8 млн. т. Энергозатраты за 80 лет возросли в 4 раза, а урожайность сельскохозяйственных культур – на 30% (Коринец В.В., 1992). По расчетам на 100 калорий продукции в 1928 году затрачивалось 48 калорий совокупной энергии, в 1950г. – 57, в 1960 и 1980 годах – 86 калорий.

Из данных В. Сережникова (1908) технологические операции возделываемого сорго  практически  проводились вручную, т.е. затраты – возобновляемые (рисунок 3).

Рисунок 3. Динамика затрат при производстве сорго (1908-2008гг.)

Автор отмечал, что «распространение посевов сорго в Астраханской губернии, ввиду обнаружившегося у нас недостатка в кормах для скота, крайне желательно в настоящее время, особенно в виду того, что ни одно из возделываемых  человеком растений не может дать в течение одного лета такой массы ценного корма, как сорго,  в самых засушливых условиях».

Таким образом, ресурсосбережение - социально-значимое направление развития современного сельскохозяйственного производства, в том числе и  по культуре сорго.

3. Ресурсная оценка агроприемов в технологической

цепи при возделывании сорго

Урожайность сорго является функцией не только биологических особенностей культивируемых видов и сортов растений, а также условий внешней среды (климата, погоды, почвы и др.), но и техногенных факторов интенсификации растениеводства (минеральных удобрений, пестицидов, техники, орошения и пр.) (рисунок 4). При интенсификации растениеводства увеличиваются затраты ресурсов.

Рисунок 4. Оценка затрат ресурсов при возделывании сорго

Условные обозначения: 1 - сорт (гибрид), 2 - срок сева, 3 - предшественник, 4 - способ и норма посева, 5 - совместные посевы сорго с соей, 6 - приемы и глубина обработки, 7 - внесение азотных удобрений.

Сортоиспытание. Различные метеорологические условия в годы проведения опытов позволили полнее выявить биологические особенности сортообразцов сорго. Продолжительность вегетационного периода, межфазных периодов определялась накоплением суммы активных температур и зависела от биологии сорта или гибрида. Это позволило определить потенциальную урожайность и питательную ценность.

Высокие показатели зеленой массы в среднем за пять лет отмечены у сорта «Юбилейное» – 96,0 т/га, «Ферганское» – 89,9 т/га, «Лоссо Ломбардо» – 90,5 т/га. Прибавка урожая в сравнении со стандартом «Сахарное 35» составила 10,9; 3,8 и 4,5%, соответственно (таблица 1).

Таблица 1. - Сравнительная продуктивность сахарного сорго

(среднее за 1996 -2002 гг.)

Сорт, гибрид

Урожайность, т/га

зеленой массы

М±m

сухого вещества

М±m

зерна

М±m

Сахарное 35 (стандарт)

Ивер-95

Силосное 88

Маклеан

Ранний янтарь

Медовое

Лоссо Ломбардо

Местное

Сумак

Ферганское

Юбилейное

86,6±0,4

75,5±1,3

74,0±1,2

83,2±2,1

68,7±1,7

80,8±1,5

90,5±1,9

83,0±1,4

73,0±1,4

89,9±1,7

96,0±2,3

23,1±1,3

21,4±0,8

20,3±0,9

22,2±0,5

18,5±1,2

21,3±0,3

23,0±1,2

22,6±1,1

20,1±0,5

22,8±0,8

27,9±1,4

1,9±0,06

3,2±0,01

2,7±0,06

1,3±0,01

2,0±0,03

1,2±0,04

1,8±0,02

1,7±0,01

1,4±0,02

0,8±0,05

3,1±0,04

Примечание: М- функциональное значение; m - ошибка средней.

Наибольший выход сухого вещества получен у сорта «Юбилейное» – 27,9 т/га в среднем. Прибавка по сравнению со стандартом составила 4,8 т/га, что на 20,6 % больше (Р<0,05).

Химический состав и питательность растительных кормов зависит от условий возделывания, сроков уборки и сортовых особенностей культуры. Данные биохимической оценки зеленой массы сортообразцов сорго показали, что в условиях орошения почв, расположенных в южных районах Астраханской области в кормовой массе изучаемых сортов содержится в среднем 6,4-9,6% протеина, 28-34% клетчатки, 1,7-3,0% жира, 5,1-5,8% золы и 49,5-56,0% безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ) на абсолютно-сухое вещество.

Наибольший сбор кормовых единиц с гектара обеспечили сорта: «Юбилейное» – 28,9 т/га; «Ферганское» – 23,4 т/га; «Лоссо Ломбардо» – 22,8 т/га. Превышение  над стандартом «Сахарное 35» у этих сортообразцов составило 7,9; 2,4 и 1,8 т/га к.е., соответственно (Р<0,05).

Сроки сева. Сорго, посеянное в первый срок из-за низких температур, взошло в среднем на 15-ый день после посева, 10-12 мая. На период наступления полных всходов в варианте с первым сроком посева на 1 погонном метре рядка насчитывалось в среднем 8 растений сорго.

Биометрические показатели по фазам роста и развития сорго существенно различались в высоте растений при разных сроках посева. Наибольшей интенсивностью роста выделялись растения при посеве во второй и третьей декаде мая. В среднем за три года суточный прирост растений от всходов до кущения составил 0,026-0,030 м; от кущения до выметывания – 0,039-0,042 м; от выметывания до цветения – 0,092-0,090 м в сутки на 1 растение.

Как выяснилось, сроки сева влияют на накопление сухого вещества. Ход нарастания сухой массы был наиболее активным также при посеве во второй и третьей декаде мая. Наибольший прирост отмечался в фазу «кущение-выметывание» – 0,0068-0,0069 кг/м и фазу «выметывание-цветение» - 0,0070-0,0074 кг/м в сутки.

Анализ фотосинтетической деятельности посевов разных сроков показал, что наибольшую листовую поверхность формируют посев во второй и третьей декаде мая – 0,37065-0,37547 м в среднем на одно растение. Площадь листьев при посеве в третьей декаде апреля составила – 0,27744 м в среднем на 1 растение.

Благоприятные условия для роста и развития сорго при посеве во 2 декаде и 3 декаде мая сказались на увеличении урожайности. Преимущество в сборе сухой массы явно  имели варианты с третьим и четвертым сроком сева. Они в среднем за три года обеспечили примерно равные сборы биомассы – 64,9 и 65,2 т/га зеленой и 18,1 и 18,3 сухой соответственно. Это достоверно превышало первый срок посева (контроль) на 32,0-33,6%. Высокие урожай зеленой и сухой массы обеспечили также максимальный выход кормовых единиц, переваримого протеина. Посевы во второй и третьей декаде мая превышали  контроль (посев в третьей декаде апреля) по сбору кормовых единиц на 4,3-4,4 т/га; переваримого протеина на 0,33-0,45 т/га и обменной энергии на 68600-34800 МДж/га с гектара (таблица 2).

Таблица 2. - Питательная ценность сорго в зависимости от сроков сева  сорго (среднее  1997-1999гг.)

Сроки сева

Сбор с 1 га, т

сухой массы

кормовых единиц

переваримого протеина

3 декада апреля (контроль)

1 декада мая

2 декада мая

3 декада мая

13,2

15,9

18,1

18,3

11,3

13,7

15,6

15,7

0,68

0,71

0,83

0,81

Фотосинтетическая активная радиация вегетационного периода сорго при различных сроках сева. Началом возобновления вегетации сельскохозяйственных культур по Астраханской области считается первая декада  апреля при накоплении ФАР - 7,3 ккал/см2, прекращение вегетации  наступает в конце октября (накопленная сумма ФАР - 50,7 ккал/см2).

Приход ФАР за вегетационный период региона составляет 43,4 ккал/см2. (Антипенко Н.И., 2005)

Для оценки эффективности использования ФАР за период «посев-всходы» применялся индекс использования энергетических ресурсов (ИИЭР). Этот показатель был введен Коломейченко В.В. в 1974 году и назван коэффициентом использования ФАР во времени. Индекс показывает, какая часть ФАР приходится на данный посев. Со временем в долю энергии ФАР был включен период от посева до всходов. ИИЭР выражает процентное отношение ФАР, приходящей за период всходы - уборка, к приходу ФАР за период от посева до уборки (стандартный вегетационный период).

Наши расчеты по этой проблеме позволили дать оценку вегетационного периода сорго при различных сроках сева. Выявлена тенденция увеличения суммы ФАР по мере более позднего срока сева и соответственно более позднего срока уборки. В итоге максимально использованная сумма ФАР отмечена при посеве в 3 декаде апреля, что и определяет наибольший процент ИИЭР (таблица 3).

Таблица 3. - Индекс использования  энергетических ресурсов вегетационного периода региона при различных сроках сева сорго, %

Определение ИИЭР

Сроки проведения мероприятий

Накопленная сумма ФАР, ккал/см2

Посев - всходы

III декада апреля

I декада мая

II декада мая

III декада мая

10,9

12,7

15,1

17,5

Накопленная сумма ФАР, ккал/см2

Всходы-уборка

конец III декады августа

начало  I  декады сентября

начало II декады сентября

конец  II  декады сентября

42,1

42,7

43,9

45,7

Использованная сумма ФАР, ккал/см2

31,2

30,0

28,8

28,2

ИИЭР, %

72

69

66

65

Способы и нормы высева. Урожайность сорго зависит от индивидуальной продуктивности каждого растения, а последняя определяется количеством их на единице площади. В тоже время густота стеблестоя зависит не только от нормы высева, но и полевой всхожести семян. В наших исследованиях за все  годы исследований отмечалось снижение полевой всхожести по мере сужения междурядий и увеличения нормы высева. Наибольшая полевая всхожесть отмечалась при широкорядном способе посева с междурядьем 0,70 м и норме высева 0,50 млн. семян на гектаре и составляла в среднем 68,8%. При рядовом  способе посева увеличение нормы с 0,50 до 0,80 млн. семян на гектар снижало полевую всхожесть  семян с 62,7% до 55,0%. Полевая  всхожесть при широкорядном посеве с междурядьем 0,45 м составила 65,7; 62,0 и 59,6% при норме высева 0,50, 0,65 и 0,80 млн. семян на гектар, соответственно.

Способы и нормы посева не оказывали существенного влияния на продолжительность межфазных и вегетационных периодов. Увеличение нормы высева приводило к уменьшению массы растений: при широкорядном с междурядьем 0,70 м – на 22%; при широкорядном с междурядьем 0,45 м – на 20,8%; при рядовом – на 8,4%. С увеличением нормы высева с 0,50 млн. до 0,80 млн. семян/га прирост в высоту увеличивался: при широкорядном способе посева с междурядьем 0,70 м – на 0,16 м; при широкорядном с междурядьем 0,45 м – на 0,07 м; при рядовом – на 0,23 м.

Увеличение нормы высева приводило к уменьшению длины листа при междурядьях 0,70 м – на 3,4%; междурядьях 0,45 м – на 10,2%; рядовом способе – 10,4%  и метелок – на 18,7; 19,1 и 7,6%, соответственно.

В результате исследований выяснилось, что лучшим распределением по площади питания растений в посеве был рядовой посев. Растения рядового посева формировали более тонкостебельную массу, и процент листьев в общей массе был больше, чем при других способах и составлял 30,0-35,0%. Увеличение нормы высева при всех способах посева снижало процент содержания метелок в урожае.

К концу вегетации, на момент уборки урожая, в опыте в зависимости от нормы высева и способа посева насчитывалось разное количество растений. Большой процент самоизреживания отмечен у широкорядного посева с междурядьем 0,70 м и нормой высева 0,80 млн. семян/га – 42,6%. Увеличение нормы высева с 0,50 до 0,80 млн. семян/га при широкорядном посеве с междурядьем 0,45 м снижало количество растений к уборке на 13%.

Наибольшую площадь листовой поверхности посевы формировали при максимальной норме высева 0,80 млн. семян/га при всех способах посева. Максимальный фотосинтетический потенциал (4567 тыс. м/га – день) и чистую продуктивность фотосинтеза (9,8 г/м⋅с) широкорядный посев с междурядьем 0,70 м имел при норме 0,80 млн. семян/га. Широкорядный посев с междурядьем 0,45 м наибольшие показатели 4850,0 тыс. м/га-день и 10,5 г/м⋅с формировал при норме 0,65 млн. семян/га. Рядовой посев наивысший фотосинтетический потенциал (4796,0 тыс. м/га-день) и чистую продуктивность фотосинтеза (10,3 г/м⋅с) показал также при норме 0,65 млн.семян/га.

При этом максимальный урожай зеленой массы получен в широкорядном посеве с междурядьем 0,45 м и норме 0,65 млн.семян/га  (88,0 т/га), что выше показателей при той же норме в широкорядном посеве с междурядьем 0,7 м на 18,6 т/га и при рядовом посеве на 16,3 т/га (Р<0,05).

Увеличение нормы высева с 0,65 до 0,80 млн.семян/га при широкорядных способах не дало прибавки урожая. В рядовом посеве при увеличении нормы с 0,50 до 0,80 млн. семян/га отмечена тенденция к росту урожая зеленой массы с 65,2 т/га до 68,2 т/га.

Таблица 4. - Влияние способов и норм посева на продуктивность сорго

(среднее за 1996-2000 гг.)

Способ посева

Норма высева, млн.шт/га

Сбор с 1 га

Сухой массы,

т

М±m

Кормовых единиц,

т

М±m

Перевари мого протеина, т

М±m

Обменной энергии,

МДж

Широкорядный с междурядьем 0,70 м

Широкорядный с междурядьем 0,45 м

Рядовой, 0,15 м

0,50

0,65

0,80

0,50

0,65

0,80

0,50

0,65

0,80

21,6±1,4

22,4±0,9

21,1±1,7

22,0±2,0

23,1±1,5

22,1±0,9

21,7±0,5

22,5±1,3

22,7±0,8

18,7±1,2

19,4±0,7

18,3±0,6

19,2±0,8

21,1±1,5

18,3±0,8

18,3±0,8

18,9±1,2

19,0±1,3

0,91±0,03

0,94±0,07

0,88±0,05

0,92±0,08

0,97±0,03

0,83±0,05

0,91±0,04

0,94±0,07

0,95±0,03

254570

268680

246249

264000

277800

265800

260760

269640

273000

Таким образом, определение выхода сухой массы и питательности корма в среднем за годы исследований показало, что максимальный урожай сухой массы, сбор кормовых единиц, переваримого протеина получен при посеве с междурядьем 0,45 м и нормой высева 0,65 млн.семян на гектар (Р<0,05). Содержание обменной энергии в урожае равнялось 277800 МДж/га (таблица 4).

Совместные посевы сорго и сои. В процессе изучения совместных посевов сорго и сои нами установлено, что при совместном произрастании в течение 30-40 дней после всходов различий по высоте и массе у растений не отмечалось по сравнению с чистыми посевами. Однако в дальнейшем наблюдалось угнетение растений сои при совместном произрастании с сорго. Это выражалось в уменьшении массы растений  сои вследствие ухудшения условий произрастания. Наиболее ярко эти изменения отмечались при размещении компонентов в один ряд. В таких посевах растения сои вытягивались в высоту, стебли их утончались, уменьшалось количество боковых ветвей, листьев, бобов. Соответственно уменьшалась и общая масса растения. Плохие условия произрастания при размещении компонентов в один ряд сказались не только на растениях сои, но и сорго. Средняя масса  одного растения оказалась меньше, чем в других вариантах на 0,038-0,062 кг. Лучшие условия произрастания для растений сорго отмечались в варианте с размещением 1 ряда сорго и 1 ряда сои. Масса растений сорго была чуть выше, чем в чистом посеве сорго и составляла – 0,192 кг. Растения высотой до 2,05 м формировали лучшую кустистость – 1,8 шт. При определении ассимилирующей поверхности у растений выяснилось, что площадь листьев посева зависит от схемы размещения и густоты стояния компонентов. Наибольшую площадь листьев имел чистый посев сорго – 99,0 тыс.м/га. Близким к этому показателю был вариант с размещением компонентов в один ряд – 92,5 тыс.м/га. Наименьшие показатели ассимилирующей поверхности были в варианте 2 ряда сорго + 2 ряда сои – 61,9 тыс.м/га.

В наших исследованиях  чистый посев сорго среднем за три года превышал все изучаемые варианты на 15-57% по урожаю зеленой массы (таблица 5) и на 20,5-46,4% по выходу сухой массы с гектара. Снижение урожая зеленой и сухой массы в совместных посевах по сравнению с одновидовыми посевами сорго подтверждают исследования П.Н.Василенко, Г.В.Шнурниковой (1986), Н.В.Медянникова, М.В.Позигунова (1986), Е.П.Добряковой (1989), которые проводились в других почвенно- климатических условиях.

Целесообразность совместного посева сорго  с соей состоит не в увеличении урожая силосной массы, а в улучшении ее качества. В результате трехлетнего изучения совместного посева сорго и сои выяснилось, что они уступают по урожаю зеленой массы, сухого вещества, но превосходят по содержанию переваримого протеина чистые посевы сорго и сои.

Таблица 5. - Урожайность зеленой массы одновидовых и совместных посевов сорго с соей, т/га

Варианты

Годы

Среднее

В % к контролю

1998

1999

2000

Чистый посев сорго (контроль)

Чистый посев сои (контроль)

2 ряда сорго + 1 ряд сои

2 ряда сорго + 2 ряда сои

1 ряд сорго + 1 ряд сои

Сорго + соя в один ряд

Р,%

НСР05

65,5

20,5

47,8

34,4

48,2

52,4

5,4

12,5

59,5

26,6

37,0

32,9

38,9

45,9

5,2

8,6

49,4

27,2

41,1

39,6

44,3

49,7

4,8

6,5

58,1

24,8

42,0

33,3

43,8

  49,3

100

100

72/169

57/134

75/177

85/199

Все изучаемые способы размещения компонентов в совместном посеве сорго и сои повышали сбор переваримого протеина с гектара по сравнению с чистыми посевами сорго и сои на 23,4-84,4%. Наибольшие показатели по переваримому протеину имел способ с чередованием 1 ряда сорго и 1 ряда сои – 1,18 т/га. Обеспеченность его на 1 к.е. составила 0,108 кг, что на 0,048 кг больше, чем в чистом посеве сорго (Р<0,05).

  Подбор предшественников для возделывания сорго. В результате проведенных исследований на аллювиально-луговых почвах Астраханской области установлено, что в системе рекомендованных овощебахчевых и кормовых севооборотов с различной степенью насыщения культурами наиболее лучшим оказался семипольный кормовой севооборот с двумя полями многолетних трав (люцерна).

В Астраханской области посевы люцерны являются основным сырьем для производства грубых и сочных кормов, она обладает высоким потенциалом и дает ежегодно до пяти полноценных укоса с общим урожаем 80-100 т/га зеленой массы или 20-25 т/га сена.

Для 2-3 летнего использования многолетних трав в кормовых и овощебахчевых севооборотах в наших условиях больше подходит люцерна синегибридная. По сравнению со злаковыми травами (кострец, пырей) и люцерной желтогибридной урожайность её выше на 40-45% (Щебарскова З.С., 2005)

Максимальный сбор зеленой массы сорго получен в севообороте №1  после предшественника - люцерна 2 года использования (98 т/га).

Высокие сборы зеленой массы сорго (Р<0,05) были получены также после овса (72 т/га) в 4 - ом  девятипольном овощебахчевом севообороте со следующим набором культур: мелиоративное поле – озимая рожь или озимая пшеница – ячмень яровой с подсевом люцерны – люцерна 1 года пользования – люцерна 2 года пользования – томаты или арбузы – овес – сорго на силос – суданская трава с подсевом донника – донник.

Размещение в севообороте сорго по сорго резко снизило (Р<0,01) урожайность зеленой массы по сравнению с предшественниками – люцерна и другие (таблица 6).

Таблица 6. - Влияние предшественников на урожайность сорго

(среднее 2004-2008гг.)

№ севооборота

Предшественник

Зеленая масса, т/га

1

Люцерна

98,0

2

Бахчевые

65,0

3

Томаты

58,0

4

Овес

72,0

5

Сорго

32,0

Урожайность сорго после бахчевых культур во втором - шестипольном севообороте (ячмень с подсевом люцерны – люцерна 1 года пользования – люцерна 2 года пользования – люцерна 3 года пользования – бахчевые – кукуруза + сорго на зеленую массу) и томатов в третьем - семипольном овощебахчевом севообороте с культурами (ячмень с подсевом люцерны – люцерна 1 года пользования – люцерна 2 года пользования – бахчевые – томаты – томаты и другие овощи – сорго на зеленую массу и силос) уступала предшественнику – люцерна на 40-33 т/га.

Таким образом, на основании проведенных исследований можно утверждать, что наилучшие условия роста сорго и других культур складываются при посеве после люцерны. В этом случае отмечаются наилучшие водно-физические свойства почвы, улучшается динамика гумуса и увеличивается содержание подвижных форм азота, фосфора и калия. Пропашные культуры (бахчевые, томаты, сорго) как предшественники для сорго, способствуют снижению засоренности полей и  рассолению почвы, но уменьшают запасы общей влаги в почве.

Изучение приемов и глубины основной обработки почвы для возделывания сорго. Наиболее действенным и самым доступным средством повышения культуры земледелия является правильная обработка почвы. Посредством обработки почвы оказывается огромное влияние на все стороны её плодородия и на многие факторы, определяющие урожайность сельскохозяйственных растений.

Многие ученые отмечают, что переход на  ресурсосберегающие технологии в земледелии тесно связан с постоянным ростом цен на энергоресурсы, а также необходимостью повышения производительности труда. Сокращение количества операций на обработке почвы (замена глубокой обработки на поверхностную и даже прямой посев) при применении современной техники позволяет сэкономить 30-40% топлива и сократить затраты труда в 2-2,5 раза, повысив таким образом рентабельность сельскохозяйственного производства. Однако научные исследования и производственный опыт свидетельствуют, что минимизация обработки почвы возможна лишь при системном подходе, учете экономических факторов и обеспеченности производственными ресурсами.

  Наши исследования показали, что приёмы обработки почвы оказывают существенное влияние на её объемную массу (таблица 7). Наблюдения за объёмной массой почвы в динамике показали, что при углублении вспашки с 20-22 см до 28-30 см перед посевом сорго пахотный слой приобретает наоборот более рыхлое сложение. При этом величина объемной массы в слое 20-40 см снижалась в среднем  на 0,193 г/см3. Показатели объемной массы почвы в слое 0-20 см по вариантам опыта были примерно одинаковыми перед посевом и перед уборкой. В процессе вегетации почва уплотнялась, однако на глубоко обработанных вариантах в конце вегетации сорго в нижележащих слоях она осталась более рыхлой.

Таблица 7. - Влияние приемов обработки под сорго на изменение объемной массы почвы (среднее 2006-2008гг.)

Вариант

Перед посевом,

г/см3

Перед уборкой,

г /см3

0-20 см

20-40 см

0-20 см

20-40 см

Вспашка на 20-22 см (контроль)

1,06

1,35

1,35

1,36

Вспашка на 28-30 см

1,07

1,26

1,35

1,29

Корпусное лущение на 12-14 см

1,09

1,30

1,35

1,40

Наибольшей засоренностью во все годы исследований отличались посевы сорго с корпусным лущением. При вспашке на глубину 28-30 см. засоренность посевов значительно уменьшилась в сравнении с корпусным лущением на 12-14 см и контролем в 2,5раза.

В среднем за три года исследований, наибольшее количество зеленой массы сорго получено в варианте со вспашкой на глубину 28-30 см (таблица 8).

Исследованиями установлено, что накопление обменной энергии в урожае сорго при корпусном лущении составляло - 250150 МДж/га, а при вспашке 28-30 см -285300 МДж/га.

Таблица 8. - Зависимость урожая сорго от приемов и глубины обработки почвы (среднее 2006-2008 гг.)

Вариант

Урожай, т/га

Среднее

2006г.

2007г.

2008г.

Вспашка на глубину 20-22 см (контроль)

54,1

66,6

56,3

59,0

Вспашка на глубину 28-30 см

56,5

67,2

58,7

60,8

Корпусное лущение  на 12-14 см

50,2

61,4

52,5

54,7

НСР05

2,1

2,3

1,9

Таким образом, глубокая вспашка коренным образом улучшает условия жизни и развития сорго на тяжелосуглинистых аллювиально-луговых почвах Астраханской области. При этом создается оптимальный водный, воздушный и тепловой режим, снижается засоренность  однолетними и многолетними сорняками, повышается биологическая активность почвы. Разрушение плужной подошвы пахотного горизонта в результате глубокой вспашки способствует проникновению и накоплению продуктивной влаги, лучшему развитию корневой системы, что в итоге повышает урожай сорго.

4. Энергетические аспекты  внесения азотных удобрений под сорго

С позиций системно-энергетического подхода целесообразно изменить систему внесения азотных удобрений. Этого требуют и биология сорго, и энергетика почвы. Внесение азотных удобрений необходимо увеличивать к периоду активного роста растений, уменьшая общую норму. Такая система внесения азотных удобрений обусловливает сокращение их общего потребления, позволяет внедрить энергосберегающую технологию при оптимальной влажности почвы (рисунок 5).

Проведенными в ГНУ ВНИИОБ исследованиями установлено, что в  зависимости от типа почвы можно уменьшать общую норму применения азотных удобрений (до 30% и более от рекомендуемых доз под планируемый урожай), добиваясь тем самым высокой энергетической эффективности.

Осень  Весенне-летний период вегетации

Интенсификация земледелия означает повышение урожая
сельскохозяйственных культур, в том числе сорго, посредством оптимизации условии их роста и развития (орошения, внесения удобрений, обработок и т.д.). В связи с этими мероприятиями для решения многих проблем в сельском хозяйстве требуется дальнейшее углубление развития теоретического и экспериментального растениеводства и земледелия с позиции энергетики

Используя системно-энергетический подход, изменили систему внесения азотных удобрений. Наибольший урожай был получен при осеннем внесении фосфора и калия и дробном внесении азота. Этот способ позволяет достигнуть желаемого результата при меньшем использовании удобрений. Большое значение для уменьшения расхода энергоемких азотных удобрений имеют также сроки внесения азотных удобрений.

Азотные удобрения целесообразно вносить, увеличивая норму к периоду активного роста сорго и уменьшая общую норму. Именно такая система внесения азотных удобрений уменьшает их общее количество, позволяет интенсивную  технологию сделать энергосберегающей в условиях оптимальной влажности (таблица 9).

Таблица 9. - Урожайность зеленой массы сорго в зависимости от сроков внесения азотных удобрений, т/га (среднее 2005 -2009гг.)

Варианты

При

посеве

Внесение удобрений в фазу

Среднее

4-5 листьев

8-10 листьев

15 листьев

N150 P135 К100

N15

N45

N45

N45

100,0

N130P135 K100

N10

N20

N40

N60

101,3

N130P135 K100

-

N30

  N40

Интенсификация земледелия означает повышение урожая
сельскохозяйственных культур посредством оптимизации условии их роста и
развития - орошением, внесением удобрений, обработкой и т. д. В связи с этими
мероприятиями для решения многих проблем в сельском хозяйстве требуется
дальнейшее углубление развития теоретического и экспериментального
растениеводства и земледелия с позиции энергетики^        »

Каждое явление в почве и системе почва - растение сопровождается
превращением энергии, и поэтому знание термодинамики необходимо для
развития многих направлений агрономии. Термодинамика располагает
точными методами решения проблем земледелия, устанавливает принципы и
законы, которым подчиняются различные превращения энергии в системе
почва - растение. Но вначале предметом термодинамики было главным образом
изучение превращений тепловой энергии. Однако уже в настоящее время
основное внимание уделяется применению энергетических функций для
характеристики состояния любой материальной системы, и в частности почвы,
установления критериев, определяющих возможность перехода системы
(почвы) из одного состояния в другое. Эти энергетические показатели
используются в качестве показателей в почвоведении. [1,2,д]        v

Нотгпму:цолыо а/сследованиД было выявление влияний солнечной радиации на содержание нитратного азота почвы парующей площадки и под кукурузой, возделываемой на зеленую массу. Биологическая активность бралась нами как интегральный показатель плодородия светло- каштановых почв. Кроме того, необходимо было определить энергосберегающую систему применения азотных удобрений. Уменьшение применения азотных удобрений улучшает экологию.

Общеизвестно, что интенсивность солнечной радиации в течение года
неодинакова. Изменение прямой радиации выражено кривой, увеличивающейся
от весны к лету, а затем уменьшающейся. В наших исследованиях с
увеличением прихода солнечной радиации наблюдалось усиление
биологической активности почвы. В среднем за три года максимальный приход
прямой солнечной радиации был в июне - в почве накопилось больше
аминокислот и нитратного азотаД        (

Тесная связь между биологической активностью азота в почве и
солнечной радиацией свидетельствует о том, что она при указанных условиях
лимитируется солнечной радиацией. Однако в природных условиях такое
безусловное превалирование влияния одного фактора встречается редко.
Интенсивность биологической активности чаще зависит от нескольких
меняющихся факторов, но, как известно, любые процессы в природе идут лишь
при поступлении энергии. Так и биологическая активность почвы при
регулировании влажности зависит от энергетического источника - прихода
солнечной радиации. В настоящее время придается особое значение изучению
биологической активности, которая рассматривается как суммарный результат
протекающих в почве биохимических процессов. Биологические свойства
светло - каштановой почвы хорошо отражает степень ее плодородия. Многие
исследователи отмечают корреляционную связь между биологической
активностью почв и урожайностью сельскохозяйственных культур. В наших
исследованиях максимальный урожай зеленой массы кукурузы был в варианте
с наивысшей биологической активностью лочвы.[ ]        V

Основной функцией солнечной радиации до последнего времени считали воздействие ее  на  растения, а  она  влияет  и на процессы, происходящие в  почве, - на  биологическую  активность  и  содержание нитратного азота.

В  основе продуктивности растений лежит их фотосинтетическая

деятельность, которая реализуется непосредственно через солнечную
энергию и зависит от внешних и внутренних условий развития.
Конкретные пути формирования конечной продукции растений - урожая -
рассматривает комплексная теория фотосинтетической продуктивности
растений, разработанная А. А. Ничипоровичем. [4]        V

По мере накопления сведений о закономерностях изменения солнечной активности, установления связей солнечной активности с рядом астрономических явлений, в частности с физическими, стало ясно, что она -фактор, определяющий также и климат. Подсистемы агроценоза «растения» и «почва» находятся в непосредственном контакте с приземным слоем атмосферы. Через нее осуществляется передача солнечной энергии, определяющей процесс фотосинтеза.

Все вышесказанное позволяет поставить вопрос о том, как же изменяются основные интегральные свойства агроценоза к^курулы -биологическая активность почвы и чистая продуктивность фотосинтеза.

11ри возделывании щщфр4ъ\ постановка пластин на определение биологической активности почвы осуществлялась активность и содержание нитратного азота в почве увеличиваются, как на паровой площадке, затем, с нарастанием листовой поверхности, уменьшаются. Это можно объяснить (кроме известных причин) и уменьшением поступления солнечной радиации к почве.

Используя системно - энергетический подход, изменили систему внесения азотных удобренийГ

Наибольший урожай был получен при осеннем внесении фосфора и калия и дробным внесении азота при меньшем использовании удобрений. Большое значение для уменьшения энергоемких азотных удобрений имеют сроки внесения азотных удобрений.

Как видим из данных таблицы, азотные удобрения целесообразно вносить, увеличивая норму к периоду активного роста кугсурутм. и уменьшая общую норму. Именно такая система внесения азотных удобрений уменьшает

их  общее  количество,  позволяет  интенсивную  технологию  сделать энергосберегающей в условиях оптимальной влажности.

Таблица - Урожай зеленой массы ic-уяуру^ы в зависимости от сроков внесения

азотных удобрений, т/га

Варианты опытов

При

посеве

Внесение удобрений в фазу

Среднее

за 4 года

4-5 листьев

840 листьев

15 листьев

Ni35 Pl25 Кюо

Pl5

N45

N45

N45

10,1

Pl35 KlOO

Nio

N20

N40

N60

10,13

Pl35 Kioo

-

N30

N40

N^

9,97

Эффективность энергозатрат при возделывании куиуру»ы колеблется по годам исследований. По - видимому, здесь должно быть дифференцированное, или «динамическое», внесение удобрений в зависимости от складывающихся условий, что зависит от влияния основного энергетического фактора -солнечной радиации, которая изменяет содержание нитратного азота почвы. Таким образом, на основании полученного экспериментального материала можно сделать вывод, что биологическая активность и содержание нитратного азота находятся в прямой корреляционной зависимости от солнечной радиации. При возделывании куяурутьь на зеленую массу до затенения почвы биологическая активность и содержание нитратного азота увеличиваются, а затем уменьшаются. Поэтому рекомендуется изменить систему внесения азота под к^цед5^У> уменьшая общую норму применения азотных удобрений,

добиваясь высокойэнергетической эффективности.

качестве, методологической основы для решения задач интенсивного растениеводства предлагается использовать системно-энергетический подход.

N60

99,7

Эффективность энергозатрат при возделывании сорго колеблется по годам исследований. По - видимому, здесь должно быть дифференцированное, или «динамическое», внесение удобрений в зависимости от складывающихся условий, что зависит от влияния основного энергетического фактора - солнечной радиации, которая изменяет содержание нитратного азота почвы.

Таким образом, дробное внесение азотных удобрений под сорго позволяет уменьшить общую норму применения их (до 30 % и более от планируемого урожая), добиваясь высокой энергетической эффективности.

5Экологические основы сроков сева сорго

Современная наука о растительном генофонде представляет собой  совершенствующую систему знаний о природе. Длительные опыты и практика показали, что в основе их лежат законы, отражающие объективные процессы, происходящие в природе. Многие ученые обращали внимание на необходимость всестороннего учета законов в строгой увязке их между собой и с общими законами природопользования. При этом возникает задача оценки состояния растительного генофонда и его влияние на экологию. Это необходимо в качестве основы для разработки оптимальных методов природопользования и ведения сельского хозяйства.

Ряд ученых отмечает, что процессы поступления, трансформации и переноса энергии в определенной среде (системы «почва - растение») в настоящее время привлекают особое внимание.

Энергетические изменения, происходящие в агроценозе, - это область исследований, охватываемая понятиями и концепциями термодинамики, включая как классическую термодинамику в применении к макромиру, так и статическую термодинамику в применении к миру элементарных частиц, атомов и молекул. Законы классической термодинамики  применимы ко всем без исключения материальным системам макромира.

При изучении сроков сева сорго максимальное накопление энергии в урожае отмечено при посеве во 2 декаде мая – 253400 МДж/га. Значение в этом варианте превышало контроль на 37% (таблица 10).

Таблица 10. - Влияние сроков сева сорго на накопление энергии и энтропийное состояние посевов  (среднее  1997-1999гг.)

Сроки сева

Накопленная энергия в урожае, МДж/га

Энтропийное  состояние

3 декада апреля (контроль)

1 декада мая

2 декада мая

3 декада мая

184800

190800

253400

219600

0,759

0,753

1,000

0,867

Анализ энтропийного состояния посевов сорго выявил максимальное значение при севе  во второй декаде мая, энтропия этих посевов равнялось 1,00.

Таким образом, срок сева во второй декаде мая выполняет наивысшую антиэнтропийную функцию.

6. Модель  сорта и технологической карты при возделывании

сорго на орошении

Адаптивная селекция растений в последние годы вызывает интерес у многих селекционеров. Она позволяет обеспечить высокую урожайность культур за счет устойчивости к внешним факторам среды, усваивать труднодоступные элементы питания, влагу. 

Адаптивный эколого-эволюционный подход в селекционной стратегии кормовых культур нацелен на создание системы новых сортов кормовых культур, наделенных своеобразными экологическими, биологическими, фитоценотическими, средообразующими характеристиками. 

Еще в 1935 году Н.И.Вавилов опубликовал работу «Научные основы селекции пшеницы», где был раздел «Сортовой идеал пшеницы». Это был прообраз сорта пшеницы.

Н.И.Вавиловым  приводятся важнейшие свойства, которые определяют более или менее идеальный сорт. Приводимый по Н.И.Вавилову идеал должен обладать, прежде всего, высокой продуктивностью. Урожай есть производное среды и генотипа и в огромной мере определяется особенностями культуры и условиями района (Жученко А.А., 2001)

В идеале сорт должен быть  устойчивым к неблагоприятным условиям среды.  Таким как,  почвенная и  атмосферная засуха,  избыточная почвенная и воздушная влага,  низкие температуры. Обладать устойчивостью к грибковым заболеваниям, к различного рода вредным насекомым.

Немаловажное значение сорта – приспособленность к условиям агрокультуры данного района, соответствие агротехническим условиям, удобрению, орошению, механизации.

Подчеркивая особую значимость правильного районирования видов и сортов растений, Н.И.Вавилов  указывал на необходимость разработки по каждому новому сорту (гибриду) агроэкологического паспорта. В наше время значение такого подхода резко возросло в связи с все большим разнообразием предлагаемых производству сортов и гибридов. Агроэкологический паспорт нового сорта (гибрида) должен отражать специфику его возделывания в различных почвенно-климатических зонах при различных погодных условиях и агротехнике.

Необходимость разработки агроэкологических паспортов сельскохозяйственных культур и сортов состоит в определении экономически оправданных путей управления адаптивным потенциалом культивируемых растений.

Разработка сортовой агротехники и агроэкологического паспорта с указанием модификационной изменчивости и генетической защищенности также считается необходимыми, как наиболее важные условия для рентабельного возделывания сорта. В агроэкологическом паспорте сорта должны быть отражены возможности избежания действия стрессовых факторов (за счет адаптивного размещения во времени и пространстве, большей скороспелости, способности к регенерации и др.).

На этой основе в настоящее время необходимо формировать агроэкологические, или зональные типы (модели) сортов и гибридов, специфичные для определенных почвенно-климатических, погодных и агроэкологических условий (Жученко А.А.,2001).

В настоящее время создан и внедряется среднеранний сорт сахарного сорго «Юбилейное» с урожайностью зеленой массы более 80 т/га. По современным требованиям новой сорт сахарного сорго должен быть высокоурожайным на зеленую массу (высокорослый, кустистый, хорошо облиственный, с сочным высокосахаристым стеблем, интенсивно растущим и хорошо отрастающим после укосов, неполегающим, засухоустойчивым, непоражаемым болезнями, выровненным по травостою и высоте расположения метелок, созревающим на семена в районах выращивания.

По результатам госсортоиспытания сорго «Юбилейное» в Лиманском районе на семенную продуктивность в условиях орошения получено в среднем 3,73 т/га зерна при стандартной влажности, что превышало урожай стандартного сорта «Кинельское 3» на 0,7 т/га. Высота растений составила в среднем 2,0-2,7 м, масса 1000 семян – 16,2г, устойчивость к полеганию, осыпанию и засухе оценивалась на 5 баллов. Общая оценка сорта составила 4 балла, что было на уровне стандарта. Продолжительность вегетационного периода до хозяйственной спелости насчитывало 118 дней.

Результаты конкурсного госсортоиспытания на силос при обычной технологии в условиях орошения на Харабалинском сортоучастке показали достоверную прибавку урожая сухой массы на 1,57 т/га по сравнению со стандартом «Саратовское 90». Выход сухой массы в опыте у сорго « Юбилейное»  составил в среднем 10,9 т/га, содержание сухого вещества в зеленой массе достигало 30,5%. Продолжительность вегетационного периода до восковой спелости зерна равнялась 98 дням. В 2005 году получено заключение ФГУ «Государственная комиссия Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений» подтверждающее, что сорт сорго «Юбилейное» соответствует требованиям однородности и стабильности.

Сеянец имеет слабоантоциановую окраску. Интенсивность начального роста средняя. Высота растения при созревании 2,9-3,0 метра. Метёлки по форме шире в нижней части. Положение метёлки – понижающее, рыхлая по плотности. Колосовая чешуя при созревании черной окраски. Зерновки бурого цвета, эллиптической формы. Масса 1000 семян  составляет 16-17 г. Время вымётывания  метёлки - раннее.

Исследования химического состава зеленой массы и зерна, проведенные в  период молочно-восковой и полной спелости, свидетельствуют о высоких кормовых качествах сорго «Юбилейное».

По результатам химического анализа в зеленой массе содержалось 0,24 к.е., 5,3 МДж обменной энергии, 42 г переваримого протеина, 38 г сахара, 19 г каротина в пересчете на 1 кг натурального корма. В зерне сорго «Юбилейное» содержалось 10,81% сырого протеина, 9,03% сырой клетчатки, 3,73% сырого жира, 4,5% сахара.

В итоге по результатам испытаний сорт сахарного сорго «Юбилейное» районирован с 2006 года по Астраханской области и адаптивен к аридной зоне (таблица 11).

Таблица 11. - Требования к идеальному сорту сорго в аридной зоне

Признак

Показатели

Общие требования

Период «всходы-уборка», дни

100-110

Биохимические показатели:

(содержание в 1кг натурального корма)

переваримого протеина, г

сахара,г

каротина, мг

40

35

20

Устойчивость к болезням (пыльная головня, бактериальная пятнистость), балл

5

Устойчивость к вредителям (злаковые тли), балл

5

Устойчивость к факторам внешней среды (засуха, полегание, осыпание), балл

5

Вся система возделывания сорго в производственных условиях базируется на основе составленных технологических карт. Однако в настоящее время она уже не отражает всех тонкостей прогрессивного ведения хозяйствования. В них отсутствуют затраты труда и средств и другие экономические показатели. Технологические карты составлены на основе многолетних исследований, но для отражения прогрессивных технологий на данный момент при использовании перспективной техники, обоснованных норм выработки и нормативов они не могут более эффективно использоваться в производстве. Для этого нужны  современные технико-экономические карты.

Основное предназначение новых карт –  возможность выбора специалистами лучшей технологии возделывания сельскохозяйственных культур в своей почвенно-климатической зоне по ресурсным возможностям с наиболее приемлемыми затратами труда и средств  в пересчете на гектар орошаемой пашни и тонны продукции.

Различные модели технологических карт предусматривают для культуры сорго перспективные сорта, адаптивные для почвенно-климатических условий зоны возделывания и сортовую агротехнику, которая включает в себя предшественник, удобрения, оптимальную норму высева, способ посева, сроки высева, мероприятия по борьбе с сорняками, вредителями, болезнями, рациональный набор машин и орудий. Все это позволяет целенаправленно управлять продукционным процессом.

Основой моделей технологических карт является сортовая агротехника. Прежние технологические карты предусматривали применение дорогостоящих энергонасыщенных тракторов. Нередко трактора К-700, Т-150 работают не в полную нагрузку, используют малопродуктивные орудия и сельхозмашины. Все это ведет к непроизводительному использованию дорогостоящей техники и топлива. Новые технологические карты предусматривают совмещение отдельных операций, применение комбинированных агрегатов и использование широкозахватных орудий. Такие агрегаты позволяют свести до минимума уплотнение почвы и более эффективно использовать мощность трактора.

Нами разработана модель технологической карты возделывания сорго на зеленую массу и силос в условиях орошения применительно к районированному сорту сахарного сорго с учетом почвенно-климатических условий Астраханской области.

7. Энергетика плодородия почвы при возделывании сорго

на зеленую массу

Реализация естественного плодородия почвы во многом определяется человеком, уровнем агрокультуры, развитием производительных сил и т. д.

Сохранение и превращение энергии в природе - объективный закон. Здесь имеется в виду превращение энергии солнечной радиации в другие виды. И как следствие этого, чем больше живого вещества продуцируется в агробиоценозе, тем больше в нем аккумулируется солнечной энергии.

В силу биологических особенностей различные растения обладают неодинаковой способностью усваивать кинетическую энергию Солнца и имеют разную энергетическую ценность.

Если вычислить энергонакопление в растительной продукции сравни­тельно несложно, то энергетику почвы (сложной, полуживой системы) оценить труднее. Полная энергия почвы - это целостная характеристика происходящих в ней процессов, включающая энергию кристаллической решетки минералов и отдельных компонентов почвы при выветривании и почвообразовании, характеристику обменных адсорбционных процессов и энергию активации различных реакций, оценку гумусного компонента почвы

Улучшение почвы, повышение её плодородия – это та экономическая основа, без которой не принесут ожидаемых результатов вложения в технику. Соблюдение пропорциональности между средствами, вкладываемыми в мероприятия по повышению плодородия почвы, с одной стороны, и в увеличении орудий и средств её обработки – с другой, является одним из важнейших требований закона накопления в сельском хозяйстве и в частности, в земледелии. 

Плодородие почвы зависит от многих её свойств, на которые культура земледелия и мелиорация оказывают разностороннее воздействие.

В своих исследованиях изучали зависимость накопления энергии в корневой массе и надземной части сорго в период уборки урожая на фоне двух основных сортов. Накопление энергии корневой части было меньше, чем в надземной на 10-12% (таблица 12).

Таблица 12. Общее энергонакопление  в зависимости от сорта сорго (среднее 1996-2002 гг.)

Сорт

Накопление энергии в надземной массе, МДж/га

Накопление энергии в корневой части, МДж/га

Сахарное 35  (стандарт)

Юбилейное

254100

306900

228690

276210

 

В итоге общее накопление энергии у сорта сорго «Юбилейное» оказалось выше, чем у стандарта «Сахарное 35» на 100320 МДж/га.

8. Оценка возделывания  сорго на конечную продукцию

В ходе эволюционного развития каждый вид животных приспособился к определенным почвенно-климатическим условиям. Такое приспособление наряду с изменчивостью и наследственностью, стало одним из основных факторов естественного и искусственного отбора. Отсюда вытекает необходимость изучения животных и их оценка не только, исходя из их биологической природы организма, но и из физических факторов окружающей среды, т.е. этот организм необходимо рассматривать как открытую систему, одним из элементов которой является окружающая среда.

Действительно, что через атмосферу осуществляется трансформация солнечной энергии, определяющая процесс фотосинтеза, атмосфера является и фонообразующей средой, определяется с одной стороны, невозможность существования и развития, животных вне окружающей среды, а с другой – требования к среде. Особенно большое значение при этом имеет термодинамическое состояние среды.

Принцип единства животных и окружающей среды составляет теоретическую основу учения об образовании и развитии. При этом научно-технический прогресс в сельском хозяйстве, достижения которого реализуются в интенсивных технологиях, не только не снижает, а наоборот, увеличивает влияние почвенно-климатических факторов на высокие результаты производства.

Чтобы дать объективную оценку в целом производящей  системе по конечной продукции, необходимо рассматривать технологию производства сельскохозяйственной продукции в энергоциклах, пользуясь основными законами природопользования.

Практическая реализация анализа, например, в животноводческом энергоцикле, выявляет два основных потока: энергозатраты на производство и накопление энергии в конечном продукте. Так, казалось бы, что животноводческая продукция находится в полной зависимости от первичной продукции, т.е. растениеводства. Однако, это не совсем так, поскольку здесь необходимо также учитывать эффективность утилизации первичной продукции, которая в разных условиях не одинакова, так как зависит от вида животных, получаемой продукции, почвенно-климатической зоны, условий содержания скота и т.п. Поэтому анализ накопления энергии, определение энергетической эффективности и изменения составляющих слагаемых при производстве кормов не отражает объективной реальности, поскольку корма – промежуточный продукт сельскохозяйственного производства.

Расчет энергетической эффективности целесообразно производить по конечной продукции исходя из единицы площади целого энергоцикла. Для этого используют следующую формулу:

               

где Qпэж – полученная энергия в продуктах животноводческого энергоцикла в расчете на конечную продукцию (на выходе), Дж/га;

Qэзж- энергозатраты на конечную продукцию, Дж/га.

Энергетический фактор, оказывающий влияние на животное, относится к сложнейшим и важнейшим, поскольку прямым и косвенным образом действуют на организм комплексно. Прямые энергетические нагрузки попадают на организм при очень высоких температурах, солнечном зное. Косвенное влияние энергетического фактора состоит во влиянии нагрузок на количество и качество попарно.

У всех животных, в том числе и домашних, имеются термонейтральные зоны, в пределах которых наблюдаются минимальный обмен веществ и минимальные потери энергии. Границы этих зон зависят от вида, породы, пола и возраста животных. Например, для коров термонейтральной зоной можно считать температуры 8…16 С, для овец 0…29 С, для коз 12…21 С, для свиней 20…23С. Выходы за пределы этих зон приводят к увеличению расходов энергии, а значит и кормов. Понижение температуры на 1 С от пределов термонейтральной зоны  повышает газообмен, например у коров на 2-3%. Для каракульских овец при снижении температуры воздуха до -13 С обмен веществ повышается на 28%.

Животные с одной стороны, активно приспосабливаются к колебаниям температуры внешней среды, защищая себя от слишком резких колебаний температуры различными способами. Это хорошо видно из общей схемы энергетического процесса животного (рисунок 6.)

Рисунок 6. Общая схема энергетического процесса животного

Условные обозначения: а - энергия корма, а1- солнечная радиация (биологическое ее воздействие), а2- тепловая энергия, а3 – информационные процессы (физиологическая роль света), в – энергия продукции, в1 – энергия экскрементов (кала, мочи), в2 – энергия в газах, в3 – энергия в теплопродукции.

Таким образом, оценка энергоциклов в единых сопоставимых ценах в расчете на готовую продукцию на основе системно-энергетического подхода позволяет провести объективный анализ возделывания сельскохозяйственных культур, а также выращивания сельскохозяйственных животных.

9. Энергетическая и экономическая оценки возделывания сорго

В условиях орошения Астраханской области большинство изучаемых сортов сформировали стабильный урожай, обеспечив высокий уровень потенциальной продуктивности. Учет накопленной обменной энергии в зеленой массе и зерне показал, что наиболее высокой  она оказалась у сорта «Юбилейное».

По результатам расчета затрат энергии на операции технологического процесса и оборотных средств, при возделывании сорго на силос, затраты совокупной энергии составили: у сорго «Юбилейного» – 35907,0 МДж/га, «Сахарного 35» (стандарт) – 35290,0 МДж/га.

Высокую долю в общей сумме совокупной энергии занимают затраты на топливо – 41,7-42,2%. В наших условиях потенциальная урожайность, которую показал стандарт «Сахарное 35» (86,6 т/га) обеспечил выход с 1 га 254100 МДж обменной энергии. Перспективный сорт «Юбилейное» содержал в урожае зеленой массы (96,0 т/га) 306900 МДж/га обменной энергии (таблица 13).

Таблица 13. - Энергетическая оценка сортов сорго (среднее 1996-2002гг.)

Показатели

Сорт

Сахарное 35 (стандарт)

Юбилейное

Урожай биомассы, т/га

Накопление обменной энергии в общем урожае, МДж/га

Затраты совокупной энергии, МДж/га

Коэффициент энергетической эффективности

86,6

254100,0

35290,0

7,2

96,0

306900,0

35907,0

8,5

Несмотря на увеличение совокупных энергетических затрат, связанных с уборкой и перевозкой большого количества силосной массы с единицы площади, энергетический коэффициент у «Юбилейного» оказался выше, чем у стандартного сорта «Сахарное 35» на 1,3.

Оценка энергетической эффективности элементов технологии возделывания сорго «Юбилейное» (сроков, способов и норм посева)  показала высокие значения коэффициента энергетической эффективности при посеве во второй декаде мая (7,5), широкорядном способе посева с междурядьем 0,45 м и норме высева 0,65 млн. семян/га (7,9).

При расчёте экономической эффективности возделывания сорго в условиях орошения производственные затраты сравниваемых сортов были на одном уровне и составили 66,4 тыс. руб/га на получение зеленой массы и 77,9 тыс. руб/га – силосной массы.

Условно чистый доход у сорго «Юбилейное» был выше, чем у сорта «Сахарное 35» на 26,3 тыс. руб/га при возделывании на зелёную массу и 28,2 тыс. руб/га – на силос.

Себестоимость зелёной массы сорта «Юбилейное» оказалась ниже на 0,08 тыс. руб/т, силосной массы – на 0,09 тыс. руб/т, чем у стандарта «Сахарное 35». Максимальные показатели экономической эффективности отмечены у сорта «Юбилейное». Рентабельность производства зелёной массы и силоса составили 305% и 270% соответственно (таблица 14).

Таблица 14 Экономическая эффективность ресурсосберегающей технологии возделывания сорго  на зелёную массу и силос при орошении.

Сорт

Показатели

Урожай-ность, т/га

Стои-мость валовой продук-ции, тыс. руб/га

Произ-водствен-ные затраты, тыс. руб/га

Чистый доход, тыс. руб/га

Себесто-имость, тыс. руб/т

Рента-бель-ность,

%

Зелёная масса

Сахарное 35 (стандарт)

86,6

242,5

66,4

176,1

0,77

265

Юбилейное

96,0

268,8

66,4

202,4

0,69

305

Силос

Сахарное 35 (стандарт)

86,6

259,8

77,9

181,9

0,90

234*

Юбилейное

96,0

288,0

77,9

210,1

0,81

270*

* рентабельность силосной массы сорго без учёта массы соломы 1:1

Комплексная оценка сортов и производственная проверка на основе ресурсосберегающей технологии возделывания сорго обеспечили максимальную компенсацию затраченных средств и обеспечение наивысшего (8,5) коэффициента энергетической эффективности и максимального уровня рентабельности при производстве сорго на силос (270%)  и зелёную массу (305%) сорта «Юбилейное».

Таким образом, анализ энергетической и экономической эффективности возделывания сорго на силос и зеленую массу показал, что в производственных условиях экономически выгодно использовать высокопродуктивный адаптивный сорт сахарного сорго «Юбилейное».

Выводы

  1. Разработанный системно-энергетический подход оценки производства  продукции сорго имеет целевую основу и обусловлен следующим: во-первых, основной жизненный процесс растений сорго – фотосинтез происходит в зависимости от поступления солнечной энергии; во-вторых, закон сохранения энергии свидетельствует об общей природе взаимопревращаемости разных форм энергии; в-третьих, возможна практическая реализация оценки двух основных потоков: энергозатраты на производство и накопление энергии конечного продукта в джоулях.
  2. Разработано понятие  растениеводческого и животноводческого энергоциклов для производства сорго. Под энергопроизводственным циклом  (энергоциклом) следует понимать процесс последовательности включения энергоресурсов для фиксации (в процессе фотосинтеза автотрофами) и перераспределения энергии в сложных социально-экономических системах, а также удовлетворения жизненных потребностей человека. Энергетический цикл агроценоза сорго необходимо вести на конечную продукцию.
  3. Многолетние экспериментальные исследования, позволили нам научно обосновать и практически реализовать, количественно и качественно оценить продуктивность сорго. По результатам анализа исследований по селекции сформулированы новые параметры  модели сортов (гибридов) сорго. Оценку их целесообразно вести не только по классическим показателям, но и по выходу обменной энергии с 1 га посевов, энергозатратам и энергетической эффективности, не отбрасывая при этом наиболее ценные признаки, свойства.
  4. С 1908 по 2008 гг. затраты невозобновляемых энергоресурсов увеличились до 7,1 раза. Разработана и  предложена ресурсосберегающая технология возделывания сорго, которая базируется на основе рационального применения орудий, оптимальном сочетании орошения и внесения удобрений при использовании адаптивных сортов, оптимальных сроков, норм и способов высева и применении почвозащитной, энергосберегающей обработки почвы.
  5. Ресурсосберегающим приемом без дополнительных затрат в технологическом процессе является:

а) срок посева во второй декаде мая, при котором формируются высокие урожаи зеленой массы и сухого вещества  – 64,9 т/га и 18,1 т/га, соответственно.

б) широкорядный способ посева с междурядьем 0,45 м и нормой высева 0,65 млн. всхожих семян на гектар, при котором получены максимальные урожаи зеленой и сухой массы – 88,0 т/га, 23,1 т/га, соответственно.

в) дробное внесение азотных удобрений под сорго позволяет уменьшить общую норму применения их (до 30  % и более от планируемого урожая), добиваясь высокой энергетической эффективности.

  1. При возделывании сорго наиболее значимым  ресурсосбережением является - сорт. Установлено, что для прохождения полного цикла развития раннеспелых сортов необходима сумма активных температур 2434,0-2520,0С, среднеранних – 2599,0-2759,0С, среднеспелых – 2794,0-2820,0С. Максимальный урожай зеленой и сухой массы сформировал сорт сахарного сорго «Юбилейное» (96,0 т/га и 27,9 т/га). Он превысил стандартный сорт «Сахарное 35» на 9,4 т/га зеленой и 4,8 т/га сухой массы. По сбору кормовых единиц сорт сахарного сорго «Юбилейное»  превосходил стандарт «Сахарное 35» на 7,9 т/га (Р<0,05).
  2. В условиях орошения  при внесении N130P135K100 получена продуктивность зеленой и сухой массы на уровне 96,0 и 27,9 т/га соответственно. При этом наибольшая доля затрат совокупной энергии при производстве сорго приходится на уход за посевами – 12215 МДж/га или 48,7% от всех затрат по технологии. Наибольшей составной частью является затраты на горючее – 6383,7 МДж/га, далее идут затраты энергии на орудия труда – 4445,0 МДж/га и наименьшая доля приходится на трудовые ресурсы – 1385,9 МДж/га.
  3. Впервые разработана модель сорта и технологической карты сорго для  хозяйств различных форм собственности.
  4. Основная обработка почвы под сорго в орошении с корпусным лущением и вспашкой на 28-30 см оказывает существенное влияние на объемную массу почву. Разрушение плужной подошвы пахотного горизонта в результате глубокой вспашки способствует проникновению и накоплению продуктивной влаги, лучшему развитию корневой системы, что в итоге повышает урожай сорго. Накопление обменной энергии в урожае сорго при вспашке на 28-30 см составило 265300 МДж/га, что на 15150 МДж/га больше чем при корпусном лущении.
  5. При совместном выращивании сорго с соей количество переваримого протеина увеличивается на 0,2-0,5 т/га по сравнению с чистым посевом сорго. Лучшие условия роста, наибольший выход переваримого протеина (1,18 т/га) и максимальное содержание его в 1 к.е. (0,108 кг) отмечен при посеве с чередованием 1 ряда сорго и 1 ряда сои.
  6. Сроки сева во второй и третьей декаде мая выполняют наивысшую антиэнтропийную функцию.

12. Высокое значение коэффициента энергетической эффективности получено у  сорта «Юбилейное» (8,5), которое оказалось выше (Р<0,05), чем у стандарта сорта «Сахарное 35» (7,2). Этот показатель был наибольшим при посеве во второй декаде мая (7,5), широкорядном способе посева с междурядьем 0,45 м и норме высева 0,65 млн. всхожих семян/га (7,9),  рядовом способе с нормой 0,80 млн. всхожих семян/га (7,9).

Максимальные показатели экономической эффективности отмечены у сорта «Юбилейное». Себестоимость зелёной массы сорта «Юбилейное» была ниже на 0,08 тыс. руб/т, силосной массы – на 0,09 тыс. руб/т чем у стандарта «Сахарное 35». Рентабельность производства зелёной массы и силоса составили 305 и 270% соответственно.

Предложения производству

  1. Рекомендуем  основные элементы ресурсосберегающей технологии возделывания сорго:

среднеранний высокопродуктивный адаптивный сорт сорго «Юбилейное» (патент 3043);

оптимальный срок сева во второй декаде мая;

использование при посеве сорго на силос широкорядного способа с междурядьем 0,45 м, с нормой высева 0,65 млн. всхожих семян на гектар;

в совместных посевах применение способа 1 ряда сорго и 1 ряда сои с междурядьем 0,45 м;

использовать для совместного посева сорго «Юбилейное» сорт сои «Камызякская 136» (патент 3634);

при основной обработке почвы применять вспашку на глубину 28-30 см;

при внесении минеральных удобрений применять дробный метод внесения азотных удобрений.

  1. В учебном процессе для студентов аграрных университетов и агрономических факультетов, при чтении агрономических дисциплин использовать системно-энергетический подход к оценке технологии. 

Список опубликованных научных работ по теме диссертации

Патенты на селекционные достижения

  1. Патент № 3043 Российская Федерация. Сорго сахарное «Юбилейное» / Кадралиев Д.С., Григоренкова Е.Н., Шахмедов И.Ш. Заявитель и патентообладатель – ГНУ ВНИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства. Дата приоритета 15.05.2003г. Зарегистрировано 15.03.2006 г.
  2. Патент № 3634 Российская Федерация. Соя «Камызякская 136» / Шахмедов И.Ш., Григоренкова Е.Н., Кадралиев Д.С., Козак М.Ф. Заявитель и патентообладатель – ГНУ ВНИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства. Дата приоритета 29.12.2004 г. Зарегистрировано 11.05.2007 г.

Авторские свидетельства

  1. А.С. №39896. Сорго сахарное «Юбилейное» / Кадралиев Д. С., Григоренкова Е.Н., Шахмедов И.Ш. Заявитель и патентообладатель – ГНУ ВНИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства. Дата приоритета 15.05.2003 г., выдано 27.01.2006 г.
  2. А.С. №42643. Соя «Камызякская 136» / Кадралиев Д.С., Григоренкова Е.Н., Козак М.Ф., Шахмедов И.Ш. Заявитель и патентообладатель – ГНУ ВНИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства.  Дата приоритета 29.12.2004 г., выдано 11.05.2007 г.

Монографии, книги

  1. Земледелие в Астраханской области [Текст] / Ю.И. Авдеев, В.П. Алесенко, Д.С. Кадралиев и др.; Под ред. Н.В. Челобанова. - Астрахань, 1998. - 430 с.
  2.   Животноводство Астраханской области [Текст] / P.P. Ажмуллаев, А.П. Асмачкин, Д.С. Кадралиев и др.; Под ред. Н.В. Челобанова.- Астрахань, 2001. - 352 с.
  3.   Мелиорация и  использование орошаемых земель в Астраханской области [Текст] / Ю.И. Авдеев, М.Ш. Асфандиярова, Д.С. Кадралиев и др.; Под ред. Н.В. Челобанова. - Астрахань, 2002.- 560 с.
  4.   Ресурсосберегающие основы орошаемого земледелия [Текст] / Ю.И. Авдеев,  Ш.Б. Байрамбеков, Д.С. Кадралиев  и др.; Под ред. В.В. Коринец. - Астрахань, 2003. - 337 с.

Методики и методические рекомендации

  1. Коринец, В.В. Методика расчёта затрат энергии на использование водных ресурсов [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев и др. - Астрахань. - 2002. - 22 с.
  2. Коринец, В.В. Системно - энергетическая оценка возделывания кормовых культур (по энергоциклу) [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев и др. - Астрахань. - 2006. - 26 с.
  3. Коринец, В.В. Оценка системы земледелия: системно-энергетический подход [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев и др. - Астрахань. - 2008. - 32 с.
  4. Коринец, В.В. Методика определения рыночной стоимости сельскохозяйственных угодий [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев и др. - Астрахань. - 2008. - 23 с.
  5. Коринец, В.В. Энергетическая оценка плодородия почвы [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев и др. - Астрахань. - 2009. - 23 с.
  6. Коринец, В.В. Расчет затрат энергии человека в сельскохозяйственном производстве [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев и др. - Астрахань. - 2009. - 12 с.
  7. Коринец, В.В. Методика безотходной технологии [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев и др. - Астрахань. - 2009. - 5 с.
  8. Коринец, В.В. Модель сорта [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев и др. -  Астрахань. - 2009. - 8 с.
  9. Коринец, В.В. Методика сравнительной оценки систем земледелия [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев и др. - Астрахань. - 2009. - 18 с.
  10. Коринец, В.В. Экологическая оценка автотрофных сорняков [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев и др.  - Астрахань. - 2009. - 11 с.
  11. Коринец, В.В. Ресурсосберегающая и природоохранная технология возделывания сорго: методические рекомендации [Текст]/ В.В. Коринец,  Д.С. Кадралиев и др. - Астрахань. - 2007. - 24 с.
  12. Коринец, В.В.  Антиэнтропийные свойства автотрофных сорняков в посевах сельскохозяйственных культур: методологические рекомендации [Текст] / В.В. Коринец, Ш.Б. Байрамбеков, Д.С. Кадралиев и др. - Астрахань. - 2009. - 11 с.
  13. Коринец, В.В. Рекомендации по энергетической оценке обработки почвы: методические рекомендации [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев и др.  - Астрахань. - 2009. - 17 с.

Статьи в сборниках научных работ и журналах

  1. Григоренкова, Е.Н. Агробиологические особенности сорго [Текст] / Е.Н. Григоренкова, Д.С. Кадралиев // Материалы докладов итоговой научной конференции АГПУ. – Астрахань, 1997.- С. 62.
  2. Кадралиев, Д.С. Биоэнергетическая оценка выращивания сорго на орошаемых землях дельты Волги [Текст] / Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова // Материалы докладов итоговой научной конференции АГПУ. – Астрахань, 1998. - С. 15.
  3. Кадралиев, Д.С. Сорго - высокоурожайная культура в условиях дельты Волги [Текст] / Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова // Материалы докладов итоговой научной конференции АГПУ. – Астрахань, 1999. - С. 7.
  4. Кадралиев, Д.С. Возделывание сорго в смешанных посевах с соей [Текст] / Д.С. Кадралиев // Эколого - биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия: Материалы II Всероссийской научн. конф. -  Астрахань, 1999. - С. 120-121.
  5. Кадралиев, Д.С. Сорго на орошаемых землях дельты Волги [Текст] / Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова // Естественные науки. - 1999. - № 1. - С. 252-257.
  6.   Кадралиев, Д.С. Сорго в условиях сухостепной зоны [Текст] / Д.С. Кадралиев // Проблемы рационального природопользования аридных зон
    Евразии: Материалы международной научно-практической конференции. – Астрахань, 2000. - С. 127-128.
  7. Кадралиев, Д.С. Экологическое испытание сахарного сорго в условиях орошения на аллювиально-луговых почвах дельты Волги [Текст] / Д.С. Кадралиев // Естественные науки. -  2000. - № 2. - С. 195-198.
  8. Кадралиев, Д.С. Экологическое испытание сортов, селекционных линий и коллекционных образцов в условиях орошения сухостепной зоны [Текст] / Д.С. Кадралиев // Научно-производственное обеспечение социально-экономического развития АПК аридных территорий России: Материалы международной научно-практической конференции. – Астрахань, 2001. - Т.2. - С.115-116.
  9. Кадралиев, Д.С. Эколого-биологическая оценка и технология возделывания сорго в Астраханской области [Текст] / Д.С. Кадралиев // Международный сборник научных трудов (ассоциация университетов Прикаспийских государств).  - Элиста - Тегеран. - 2001. - С. 87-89.
  10. Кадралиев, Д.С. Сортовая агротехника возделывания сахарного сорго в условиях орошения дельты Волги [Текст] / Д.С. Кадралиев: Материалы международной научно-практической конференции. – Астрахань, 2002. - С. 102-103.
  11. Кадралиев, Д.С. Питательная ценность сорго в совместных посевах с соей [Текст] / Д.С. Кадралиев // Кормопроизводство. - 2005. - №3. - С. 16.
  12.   Кадралиев, Д.С. Сорго - культура многостороннего использования [Текст] / Д.С. Кадралиев // Актуальные проблемы современных аграрных технологий: Материалы международной научно-практической конференции. – Астрахань, 2005. - С. 22.
  13.   Кадралиев, Д.С. Питательная ценность сорго в совместных посевах с соей [Текст] / Д.С. Кадралиев // Технологические основы экономического развития сельского социума: Сб. научн. тр. – Москва, 2005. - С. 428-431.
  14. Кадралиев, Д.С. Сроки сева сорго в орошаемых условиях Астраханской области [Текст] / Д.С. Кадралиев, Г.В. Гуляева, О.Ю. Ткачева // Опыт, проблемы, перспективы функционирования агропромышленного комплекса: Материалы III научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов. – Астрахань, 2005. - С. 59-61.
  15.   Коринец, В.В. Оценка возделывания кормовых культур на конечную продукцию [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова // Кормопроизводство. - 2006. - №7. - С. 2-5.
  16.   Кадралиев, Д.С. Энергетическая оценка возделывания сорго на силос в
    условиях орошения дельты Волги [Текст] / Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова  //  Современные проблемы развития АПК: Материалы научно-практической конференции. – Волгоград, 2006. - С. 93-94.
  17.   Кадралиев, Д.С. Перспективные виды и  сорта кормовых культур Астраханской  области [Текст] / Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова //
    Материалы международной научно-практической конференции. – Астрахань, 2006. - С. 56-58. 
  18.   Кадралиев, Д.С. Сахарное сорго «Юбилейное» [Текст] / Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова, И.Ш. Шахмедов // Кукуруза и сорго. - 2006. - № 6. - С. 21.
  19.   Коринец, В.В. Оценка способов возделывания кормовых культур и реализация их энергоцикла [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова, Е.А. Дрохина // Вестник Российской академии с.-х. наук. -2006. - № 5. - С. 71-72.
  20.   Григоренкова, Е.Н. Технология приготовления сенажа в условиях
    Северного Прикаспия [Текст] / Е.Н. Григоренкова, З.С. Щебарскова, Д.С. Кадралиев, Н.Н. Самойлова // Проблемы ресурсосберегающего производства и переработок экологически чистой с.-х. продукции: Материалы научно-практической конференции. – Астрахань, 2006. - С. 86.
  21.   Коринец, В.В. Энергетическая оценка возделывания кормовых культур и практическая реализация энергоцикла [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова // Проблемы ресурсосберегающего производства и  переработок экологически чистой с.-х. продукции: Материалы научно-практической        конференции.  – Астрахань, 2006. - С. 112-114.
  22.   Коринец, В.В. Системные исследования энергоёмкости возделывания кормовых культур аридной зоны в условиях Северного Прикаспия [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова // Научные основы эффективного использования орошаемых земель аридных территорий России: Сб. научн. тр. - Волгоград: ГНУ ВНИИОЗ, 2007. - С. 148- 159.
  23. Кадралиев, Д.С. Теоретические основы системно-энергетического подхода к оценке продукции животноводства [Текст] / Д.С. Кадралиев, В.В. Коринец // Особенности развития мясного скотоводства в засушливых районах юга России в рамках реализации ПНП «Развитие АПК»: Материалы научно-практической конференции. – Элиста, 2007. - С. 15-18.
  24. Кадралиев, Д.С. Орошаемое земледелие дельты Волги в решении
    проблемы производства кормов для развивающегося животноводства [Текст] / Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова. // Орошение земель в обеспечении продовольственной безопасности России: Материалы Международной научно - практической конференции. – Волгоград, 2008. - С. 77- 80.
  25.   Кадралиев, Д.С. Экологическая оценка новых поколений сортов
    сорговых культур на орошаемых землях дельты Волги [Текст] / Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова, Ж.И. Нурмакова // Орошение земель в обеспечении продовольственной безопасности России: Материалы Международной научно - практической конференции. – Волгоград, 2008. - С. 80-85.
  26. Нестеренко, И.А. Влияние агроценозов на экологию и ландшафты аридной зоны [Текст] / И.А. Нестеренко, В.А. Шляхов, Д.С. Кадралиев, Г.В. Гуляева // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря и водоемов внутреннего стока Евразии: Материалы X научно-практической конференции. – Астрахань, 2008. - С. 21-22.
  27.   Коринец, В.В. Системно-энергетический подход в кормопроизводстве - основа ресурсосбережения  [Текст] / В.В. Коринец, Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова, Ж.А. Зимина // Развитие агропромышленного комплекса: перспективы, проблемы и пути решения: Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 450 - летию г. Астрахань. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2008. - С. 108-110.
  28. Кадралиев, Д.С. Современные технологии возделывания кормовых культур [Текст] / Д.С. Кадралиев // Каспийский инновационный форум, 8-10 февраля 2009 года. – Астрахань, 2009.
  29. Жигалкина, Л.В. Подбор сроков и способов посева суданской травы в условиях орошения дельты Волги [Текст] / Л.В. Жигалкина, Д.С. Кадралиев // Кормопроизводство в условиях XXI века: проблемы и пути их решения: Материалы Международной научно-практической конференции. – Орёл, 2009. - С. 228-231.
  30. Жигалкина, Л.В. Элементы технологии возделывания суданской травы в условиях орошения Астраханской области [Текст] / Л.В. Жигалкина, Д.С. Кадралиев // Методы изучения продукционного процесса растений и фитоценозов: Материалы Международной научно-практической конференции. – Нальчик, 2009. - С. 78-79.
  31. Шахмедов, И.Ш. Сорго в Астраханской области, исторический аспект в науке, селекция и семеноводство сорго [Текст] / И.И. Шахмедов, Д.С. Кадралиев // Актуальные проблемы инновационного развития АПК: Материалы IV Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых. – Астрахань, 2009. - С. 207-208.

Депонированные отчеты НИОКР

  1. Изучить агробиологические особенности и дать биоэнергетическую оценку различных сортообразцов зернофуражных и силосных культур при возделывании на орошаемых землях дельты Волги  [Текст] / Д.С. Кадралиев / ВНИИОБ (Закл. отчет, 44 с., 26 табл.) // Сб. реф. НИР и ОКР. - 2001.
  2. Создать новые сорта люцерны, сорго, сои и лугопастбищных трав на основе использования биоразнообразия растительных ресурсов культурной и природной флоры для условий Северного Прикаспия [Текст] / Д.С. Кадралиев, Е.Н. Григоренкова, И.Ш. Шахмедов, З.С. Щебарскова, А.Я. Лозицкий, Н.В. Симанскова, Л.А. Слащева / ВНИИОБ (Закл. отчет, 53 с., 26 табл.) // Сб. реф. НИР и ОКР. - 2006.
 






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.