WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Экологические особенности агрофитоценоза твердой пшеницы при интенсивной технологии выращивания в южной лесостепи омской области

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

РЕЧЕК

Юлия Юрьевна


Экологические особенности агрофитоценоза твердой пшеницы при интенсивной технологии выращивания в южной лесостепи Омской области

03.00.16 – Экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Омск 2006

Работа выполнена на кафедре экологии и охраны окружающей среды Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Омский государственный педагогический университет» и в государственном научном учреждении «Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства СО РАСХН».

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Калиненко Николай Алексеевич

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник

Юшкевич Леонид Витальевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ

Ермохин Юрий Иванович;

доктор биологических наук, профессор

Сидоров Геннадий Николаевич

Ведущая организация - Новосибирский государственный аграрный

университет

Защита состоится 22 декабря 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета К 212.177.02 в ГОУ ВПО «Омский государственный педагогический университет» по адресу: 644099, г. Омск, наб. Тухачевского, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Омский государственный педагогический университет».

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат биологических наук, доцент С.А. Соловьев

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Взаимодействие человека с окружающей природной средой вызвало множество отрицательных последствий, что диктует необходимость последовательного формирования равновесного природопользования. Только при этом условии может быть достигнут разумный баланс во взаимодействии человека и природы, обеспечено грамотное использование естественного базиса развития производительных сил (Черников В.А., Алексахин Р.М., Голубев А.В. и др., 2000). В настоящее время перед сельским хозяйством, в связи с ростом населения, стоит задача резкого увеличения производства продуктов питания, повышения урожайности сельскохозяйственных культур, на основе интенсификации земледелия. Для решения продовольственной проблемы необходимо повысить эффективность интенсификации земледелия, усилить ее воздействие на плодородие почв и урожайность культур при сохранении экологического равновесия в природных системах (Кирюшин В.И., 1996). В сфере сельского хозяйства первичное структурное звено - агроэкосистемы. Естественно, что без знания структуры и функционирования агроэкосистем на балансово-вещественно-энергетическом уровне нельзя предпринимать какие-либо меры по управлению ими: они могут оказаться несостоятельными и даже вредными. Снижение урожайности - это уже конечная фаза реакции агроэкосистемы на имеющиеся возмущения, которой предшествуют изменения других параметров, таких, как активность микробного сообщества, сбалансированность биогеохимических циклов элементов, уровень плодородия почвы. Применяемые экологически верные интенсивные технологии должны вписываться в биогеохимический круговорот и создавать устойчивые агробиогеоценозы (Черников В.А., Алексахин Р.М., Голубев А.В. и др., 2000). Контроль над названными параметрами позволяет выявить скрытые формы нарушений устойчивости и достаточно оперативно поддерживать стабильность агроэкосистемы, т. е. сохранять заданные характеристики параметров в течение определенного промежутка времени. Поиск и разработка экологически безопасных технологий выращивания сельскохозяйственных культур особенно актуальны, поскольку они соответствуют принципам рационального природопользования.

Зерно твердой пшеницы - необходимое сырье для производства макаронных изделий, достоинствами которых является высокая питательность и калорийность, простота и быстрота приготовления, возможность длительного хранения без ухудшения цвета, вкуса и питательных свойств. Культура твердой пшеницы менее пластичная, чем мягкая, более требовательная к плодородию почвы. Получение низких урожаев связано с нарушением технологии ее возделывания и применением научных данных, накопленных при изучении мягкой пшеницы, что требует необходимых уточнений. Более объективную оценку могут дать комплексные эколого-физиологические, эколого-токсикологические и почвенно-агрохимические исследования с применением методов системного анализа.

Цель исследований - установить эколого-биологические закономерности формирования агрофитоценоза посевов твердой пшеницы в зависимости от применяемых интенсивных технологий выращивания в южной лесостепи Омской области.

Задачи исследований:

1) изучить влияние применяемых средств химизации и различных систем основной обработки почвы на экологическое состояние выщелоченного чернозема (агрофизические свойства, динамику биогенных (NPK) элементов, водный режим, микробиологическую активность, содержание тяжелых металлов) в экосистеме пшеничного поля;

2) дать экологическую оценку конкурентным взаимоотношениям между растениями твердой пшеницы и сорным компонентом, а так же фитопатологическому состоянию агрофитоценоза при применении средств комплексной химизации и различных систем основной обработки почвы;



3) установить влияние применяемых систем обработки почвы, средств химизации на продуктивность, качественный состав конечной продукции, содержание ТМ, остатков пестицидов, радионуклидов в зерне, функциональное состояние семенного материала.

Научная новизна. Впервые изучено влияние и установлена взаимосвязь ацидофицирующей активности проростков твердой пшеницы с продуктивностью культуры при систематическом применении средств химизации. По результатам экологической оценки установлено, что рациональная интенсификация традиционных систем земледелия обеспечивает высокий уровень стабильности агрофитоценоза посевов твердой пшеницы, предотвращает снижение плодородия выщелоченного чернозема, повышает урожайность и качество зерна культуры при сохранении экологического равновесия в данной системе. Определены особенности регулирования сорного компонента и фитопатологического состояния агрофитоценоза на ресурсосберегающих обработках почвы при рациональном применение средств химизации. Установлено, что длительное (с 1987 г.) систематическое комплексное применение средств интенсификации при выращивании твердой пшеницы по содержанию ТМ не превышает параметры контрольного варианта и существенно ниже ПДК как в почве, так и в конечной продукции (зерне).

Теоретическая и практическая значимость работы. Проведенные комплексные исследования подтверждают, что применение ресурсосберегающих технологий возделывания твердой пшеницы, на основе чередования приемов основной обработки почвы в севообороте, как с комплексным использованием средств интенсификации, так и отдельно взятых ее составляющих, способствует повышению продуктивности культуры, более рациональному использованию почвенно-климатических ресурсов региона и воспроизводству основных элементов плодородия. Данное заключение основано на обобщении полученных в 2003-2005 гг. результатов по изучению длительной (с 1987 г.) антропогенной нагрузки на верхний слой выщелоченного чернозема и агрофитоценоз посевов твердой пшеницы. Применение почвоохранной комбинированной системы основной обработки почвы в сочетании с комплексной химизацией позволяет получать урожай зерна на уровне, а в некоторые годы выше, чем по ежегодной вспашке, при значительном энерго- и ресурсосбережении. Соблюдение рекомендаций, разработанных на основе проведенных комплексных экологических исследований, позволит получать устойчивые урожаи зерна твердой пшеницы высокого качества, обеспечить воспроизводство почвенного плодородия и сохранить агроландшафт от загрязнения и деградации.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) состояние основных элементов почвенного плодородия, динамика содержания питательных элементов (NPK), тяжелых металлов и микробиологической активности при применении средств комплексной химизации в сочетании с комбинированной системой обработки почвы в агрофитоценозе посевов твердой пшеницы;

2) влияние средств химизации на регуляцию конкурентных отношений между культурными растениями и сорняками, развития болезней в посевах твердой пшеницы;

3) влияние средств химизации (разного уровня воздействия) и систем обработки почвы на урожайность, качество зерна, накопление тяжелых металлов, остатков пестицидов, радионуклидов, взаимосвязь ацидофицирующей активности корневой системы проростов с продуктивностью формирующихся из них растений твердой пшеницы.

Апробация работы.

Результаты исследований доложены на международной научно-практической конференции «Эколого-экономическая эффективность природопользования на современном этапе развития Западно-Сибирского региона» в ОмГПУ (Омск, 2006 г.); международной конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования в Казахстане и сопредельных территориях» (Павлодар, 2006 г.); VI всероссийской научно-практической конференции «Окружающая природная среда и экологическое образование и воспитание» (Пенза, 2006 г.); 10-ой Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущено, 2006 г.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано восемь научных работ, общим объемом 1,24 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 155 страницах и состоит из введения, обзора литературы, пяти глав, выводов, предложений производству, содержит 21 таблицу, 17 рисунков и 23 приложения. Библиографический список включает 146 отечественных и 9 зарубежных источников.

Условия, объект и методика исследований. Исследования проводились в 2003-2005 гг. на стационаре лаборатории земледелия черноземной лесостепи ГНУ СибНИИСХ СО РАСХН, расположенном в зоне южной лесостепи Западной Сибири. Годы исследования были разнообразны по гидротермическим условиям: в 2003 г. преобладала жаркая и дождливая погода, с неравномерным распределением осадков в течение вегетации, ГТК=1,22; 2004 г. был жарким с недостаточным увлажнением, ГТК=0,66; 2005 г. характеризовался высокими температурами воздуха и неравномерным распределением осадков в течение всей вегетации, ГТК=1,06 за май-август.

Почва опытного участка - чернозем выщелоченный среднемощный, среднегумусовый, тяжелосуглинистый. Содержание гумуса до 7-8%. Имеет благоприятные вводно-физические свойства.





Объект исследований - динамическая агроэкосистема: интенсивные технологии возделывания - элементы почвенного плодородия - агрофитоценоз посевов твердой пшеницы - конечная продукция (зерно). Изучались особенности, закономерности взаимосвязанных процессов протекающих в черноземной почве и агрофитоценозе.

Исследовалось влияние средств химизации (различной интенсификации) и длительного применения систем обработки почвы на экологические показатели почвы (агрофизические, питательный, водный режимы), содержание ТМ в слое чернозема 0-20 см, фитосанитарное состояние посевов твердой пшеницы, урожайность и качество зерна, содержание ТМ, остатков пестицидов, радионуклидов в конечной продукции (зерне).

Опыт 1. Стационарный опыт заложен и полностью развернут в пространстве с 1987 г. С 2003 г. идет пятая ротация четырехпольного зернопарового севооборота с чередованием культур: пар - озимая рожь - твердая пшеница - овес. Повторность опытов четырёхкратная, площадь делянок по обработке почвы 2156 м2, в вариантах с химизацией 308 м2.

В опыте изучаются следующие варианты систем основной обработки почвы:

1) отвальная;

2) комбинированная обработка;

3) плоскорезная.

Для изучения влияния различных вариантов средств химизации в сочетании с вариантами основной обработки почвы в поперечном направлении на делянки с вариантами обработки чернозема налагались варианты с различным уровнем применения средств интенсификации. Изучались шесть вариантов со средствами химизации: 1) контроль (без химизации); 2) система гербицидов далее в таблицах сокращённо (Г); 3) система удобрений и гербицидов (УГ); 4) система удобрений, гербицидов и фунгицидов (УГФ); 5) система удобрений, гербицидов, фунгицидов и ретардантов (УГФР); 6) система удобрений, гербицидов, фунгицидов, ретардантов и инсектицидов (УГФРИ или комплексная химизация).

Система гербицидов включала применение в севообороте препаратов группы 2,4-Д' - (2,4-ДА) и сульфонилмочевин. В посевах твёрдой пшеницы в фазу полного кущения применялся Секатор (0,2 кг/га). Система удобрений включает применение минеральных удобрений - в пару Р60, под твердую пшеницу N45, Р20. В качестве ретарданта в фазу выхода в трубку применялся препарат - Тур (4 л/га). Фунгициды применялись по первым признакам листостеблевых инфекций - ТИЛТ (0,5 л/га), из инсектицидов - БИ-58 (0,7-1,5 л/га) - в фазу выхода в трубку. Средства защиты растений и ретардант применялись с помощью штангового опрыскивателя ОПШ-2000 с нормой расхода воды 200 л/га. Наблюдения и учеты проводились по общепринятым методикам. Влажность почвы - весовым методом в слое 0-100 см, в сроки: перед посевом, в фазу выхода в трубку, перед уборкой. Элементы питания в почве: в смешанных образцах, отобранных одновременно с образцами на влажность. Р2О5 и К2О в слое 0-20 см, N-NO3 в слое 0-100 см. Содержание нитратного азота - по Грандваль-Ляжу, подвижного фосфора и обменного калия - из одной вытяжки по Чирикову. Учет засоренности агрофитоценоза посевов твердой пшеницы - по методике НИИСХ Юго-востока (1969) и СибНИИСХ (1977). Фенологические наблюдения, учет густоты стояния растений, определение структуры урожая проводили согласно методике ГСИ (1984). Урожайность зерна приведена к 100%-й чистоте и 14%-й влажности. Результаты эксперимента обрабатывали статистическими методами (Доспехов, 1979).

Опыт 2. Исследование потенциальной продуктивности твердой пшеницы сорта Корунд было проведено на базе лаборатории кафедры биологии и основ сельского хозяйства Омского Государственного Педагогического Университета, по методике «Способ экспресс – диагностики потенциальной продуктивности растений» Воробьева Л.Н. (1988). Данный тест был использован в течение одного полевого и одного лабораторного (зимнего) сезонов. Для исследования ацидофицирующей активности использовали по 200 зерновок твердой пшеницы сорта Корунд и F2 поколений для сравнения их ацидофицирующей активности, взятых с разных фонов интенсификации: 1) контроль (без химизации); 2) система гербицидов далее в таблицах сокращённо (Г); 3) система удобрений и гербицидов (УГ); 4) система удобрений, гербицидов и фунгицидов (УГФ); 5) система удобрений, гербицидов, фунгицидов и ретардантов (УГФР); 6) система удобрений, гербицидов, фунгицидов, ретардантов и инсектицидов (УГФРИ или комплексная химизация). Зерна проращивали на воде в чашках Петри на фильтровальной бумаге при температуре 250С в течение 4-х суток. Четырехдневные проростки на перфорированных пластинках переносили корнями внутрь стаканчиков со слабокислым раствором CaCl2 объемом 50 мл. Через 2 дня измеряли рН раствора с помощью прибора «Иономер универсальный 3В-74». Шестидневные проростки сутки выдерживали на растворе, активирующем деятельность корневых Н+- помп, после чего определяли следующие параметры:

1. Интенсивность подкисления питательного раствора (ИПР)

ИПР=10-рН*106, мкМ,

2. Ацидофицирующую активность корневой системы (АА)

АА=ИПР/м(к)*V,

где м(к) - масса корешков, г; V -объем питательного раствора, л.

3. Корнеобеспеченность ростка (КР) устанавливали у семидневного проростка по формуле:

КР= м(к)/м(р)*100, где м(к) - масса корешков, г; м(р) - масса ростков, г.

4. Измеряли линейные параметры семидневных проростов.

Результаты эксперимента обрабатывали статистическими методами (Доспехов, 1979).

Результаты исследований



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

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.