Содержание к диссертации
Введение
Глава I Агробиологические факторы формирования урожая и качества зерна проса (аналитический обзор литературы)
1.1. Значение и биологические особенности проса 7
1.2. История и достижения селекции 19
1.3. Хозяйственная ценность коллекции 21
1.4. Урожайность и качество зерна проса в зависимости от приемов возделывания 32
Глава II Объекты, методика и условия проведения исследований.
2.1. Объекты и методика проведения исследований 46
2.2. Почвенно - климатические условия 48
Глава III Результаты экспериментальных исследований .
3.1. Агробиологическое изучение коллекции проса 56
3.1.1. Агробиологическая оценка образцов проса различных эколого-географических групп 56
3.1.2. Биологическая характеристика образцов проса 66
3.1.3. Местные образцы 75
3.1.4. Энтомофитопатологическая оценка образцов проса 77
3.1.5. Хозяйственно - биологическая характеристика новых сортов проса 79
Глава IV Урожайность и качество зерна новых сортов проса в зависимости от приемов возделывания .
4.1. Сроки посева 82
4.2. Нормы высева 90
4.3. Способы посева 93
4.4. Предшественники 97
4.5. Отзывчивость новых сортов проса на дозы удобрений 99
Глава V Энергетическая и экономическая эффективность элементов технологии возделывания проса .
5.1. Энергетическая эффективность приёмов возделывания проса 102
5.2. Экономическая эффективность приёмов возделывания проса 104
Выводы 109
Предложения производству 111
Список использованной литературы 112
Приложения 127
- Значение и биологические особенности проса
- Объекты и методика проведения исследований
- Агробиологическое изучение коллекции проса
- Сроки посева
Введение к работе
Актуальность темы. Из крупяных культур на Северном Кавказе возделывают рис, просо и гречиху. Просо выращивают, в основном, в степных районах Ростовской области, Ставропольского края и Кабардино-Балкарии. Средняя урожайность проса по зоне составляет 8-11 ц/га, и лишь в отдельные годы в Кабардино-Балкарии получают 15-17 ц/га.
Несмотря на то, что просо обладает сравнительно высокой потенциальной продуктивностью, из-за несовершенства применяемой технологии возделывания, урожайные возможности этой культуры используются далеко не полностью. Об этом свидетельствуют показатели передовых хозяйств и сортоучастков, которые получают порядка 30-40 ц/га.
В последние годы посевные площади проса в республике резко сократились, а урожайность продолжает оставаться низкой.
В то же время, благодаря универсальным биологическим особенностям, высокой приспособленности к различным почвенно-климатическим условиям и особенностям размножения, просо может занимать одно из ведущих мест среди крупяных культур.
Одним из условий увеличения производства зерна проса является выведение и внедрение новых сортов и гибридов, наиболее приспособленных к конкретным почвенно-климатическим условиям. Узкая генетическая основа родительских форм делает гибриды уязвимыми к опасным вредителям и болезням, а также неустойчивыми к неблагоприятным факторам среды, что в свою очередь обуславливает низкую продуктивность культуры.
В этом плане сорт является наиболее экономически эффективным средством получения высокого урожая при минимальных затратах.
Селекция проса остро нуждается в разнообразном исходном материале, обладающем комплексом ценных хозяйственно-биологических признаков. Выделение такого материала возможно только при систематическом и всестороннем изучении коллекции проса, включающей различные формы и экотипы и в том числе лучшие отечественные и зарубежные сорта.
В условиях экономического и энергетического кризиса, когда все активные средства воздействия на продукционный процесс стали очень дорогими, изучение исходного материала, создание на его основе новых сортов и разработка приемов их возделывания в конкретных условиях является весьма актуальной задачей сельскохозяйственной науки.
Цель и задачи исследований. Основной целью диссертационной работы является: комплексное изучение коллекционных образцов проса различного географического происхождения и выделение ценного исходного материала для селекции по морфологическим признакам и биологическим свойствам, с широкой адаптивностью, устойчивых к болезням, полеганию, а так же разработка технологических приемов, обеспечивающих увеличение урожайности и повышение качества зерна.
В задачу исследований входило:
1. Изучить коллекционный материал различного эколого-географического происхождения по продуктивности, качеству зерна, устойчивости к болезням, полеганию и выявить лучшие образцы для использования в селекции.
2. Изучить влияние сроков посева на урожайность и качество зерна новых сортов проса.
3. Установить оптимальные нормы высева и их влияние на урожайность и качество зерна проса.
4. Исследовать влияние способов посева на урожайность и качество зерна проса.
5. Определить влияние предшественников на урожайность и качество зерна проса.
6. Изучить влияние удобрений на урожайность и качество зерна проса.
7. Дать оценку экономической и энергетической эффективности приемов возделывания проса. Научная новизна и практическая значимость.
Впервые в условиях степной зоны Кабардино-Балкарии изучен большой объем мировой коллекции проса и выделены лучшие образцы по комплексу полезных признаков. Дана их характеристика и показаны возможности использования в селекции.
Научная новизна исследований подтверждена результатами исследований, позволившими создать ценный исходный материал и новые сорта проса, сочетающие высокую урожайность, качество зерна и адаптивность.
В соавторстве создано 3 сорта проса. Из них 2 (Чегет и Эльбрус 10) включены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию и возделывающихся в Кабардино-Балкарии, Карачаево-Черкессии и Белоруссии.
Научно обоснованы и экспериментально установлены оптимальные сроки посева, нормы высева и способы посева новых сортов проса. Определено влияние предшественников и удобрений на величину и качество зерна проса.
Применение разработанной нами технологии, обеспечивает получение урожая проса 35-40 ц/га и рентабельность свыше 100 %.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на Всероссийских, зональных и республиканских конференциях и совещаниях, состоявшихся в городах Орел, Владикавказ (1997), Нальчик (1997-1999) и регулярно на заседаниях методической комиссии и ученого Совета КБНИИСХ (1996-1998гг), а также на научно-техническом совете Министерства сельского хозяйства КБР. Исследования проводились в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ Кабардино-Балкарского научно-исследовательского института сельского хозяйства по научно-техническим программам 0.51.03. «Зерно» и 0.СХ.56. № 9.10.04.79.12. государственной регистрации.
Публикация результатов исследований. Основные положения диссертации изложены в 10 печатных работах и подтверждены 2 авторскими свидетельствами на сорта проса.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста, включает 40 таблиц и 2 рисунка в тексте и приложение на 15 страницах.
Состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Список использованной литературы включает 155 источника, в том числе 11 иностранных авторов.
Значение и биологические особенности проса
Просо обыкновенное еще с глубокой древности было широко распространено на территории нашей страны. Благодаря своей скороспелости и засухоустойчивости оно больше, чем какая-либо другая зерновая культура, соответствует условиям засушливых районов. Помимо скороспелости и засухоустойчивости, оно имеет ряд ценных биологических и хозяйственных особенностей, выделяющих его среди других зерновых культур. Так, просо дает хорошие урожаи и при поздних сроках посева, что позволяет использовать его для пересева погибших от разных стихийных бедствий озимых и яровых хлебов, а также для пожнивших и поукосных посевов, дающих дополнительные сборы зерна и соломы. Оно меньше других зерновых культур страдает от болезней и вредителей. На посев проса требуется в несколько раз меньше семян, чем для других зерновых культур. Как культура позднего срока сева, просо еще до посева позволяет правильной предпосевной обработкой провести очистку почвы от сорняков и снизить до минимума борьбу с сорняками в период ухода. Кроме того, оно выгодно для урожая использует поздние летние осадки и благодаря позднему посеву и созреванию уменьшает напряжение в период сева весной и уборки осенью, позволяет равномерно распределять имеющуюся машинную технику.
Из пшена готовят большое количество вкусных и питательных блюд. Зерно проса и продукты его переработки находят широкое применение в животноводстве и птицеводстве, а также в ряде технических производств. Просяная солома по кормовым достоинствам значительно превосходит солому других зерновых злаков и приравнивается к сену однолетних злаковых трав. В 1 кг. просяной соломы содержится 0,41 кормовой единицы и 23 г переваримого протеина, в то время как в 1 кг овсяной соломы содержится всего лишь 0,3 кормовой единицы и 13 г переваримого протеина, а в 1 кг соломы яровой пшеницы - 0,22 кормовой единицы и 11 г протеина.
По содержанию крахмала пшено не уступает другим крупам, а белка в нем больше, чем в рисовой, ячневой, перловой и гречневой крупах.
В среднем в пшене содержится 81% крахмала, 12-13 белка, 3,5-4,0 жира, 0,15 сахара, 1,04% клетчатки. В нем имеются минеральные соли калия, натрия, кальция, магния, фосфора и других элементов, органические вещества и витамины.
Благодаря высокому содержанию крахмала зерно проса используют в винокуренной и пивоваренной промышленности.
Смешанные посевы кормовых сортов проса с соей обеспечивают высокие урожаи зеленой массы и сена с повышенным содержанием белка.
Ценность проса заключается не только в разностороннем его использовании в народном хозяйстве, но и в его способности обеспечивать достаточно высокие урожаи в регионах и при условиях, в которых другие зерновые культуры произрастают плохо и дают низкие урожаи. В связи с интенсификацией сельского хозяйства открываются перспективы более широкого использования проса для увеличения валовых сборов зерна с каждого гектара за счет повторных - поукосных и пожнивных его посевов, прежде всего в южных областях при орошении. Эти перспективы могут значительно возрасти с выведением и внедрением в производство скороспелых сортов с высокими пищевыми и кормовыми качествами, приспособленных для таких посевов. (В. Н. Лысов, 1968).
Учитывая большую потребность народного хозяйства страны в высококачественном амилопектинном крахмале для многочисленных отраслей промышленности и отсутствие растительных источников для его производства в различных зонах, создание и возделывание в них сортов Главным направлением дальнейшего роста производства проса является повышение уровня и стабильности урожайности. Основные пути реализации этой задачи - создание и внедрение в производство новых высокоурожайных сортов и разработка технологий их возделывания. (И.В. Яшовский, 1987).
Просо обыкновенное резко отличается от других зерновых культур целым рядом биологических свойств, положенных в основу селекции, семеноводства и агротехники проса, а также в основу организации способов хранения зерна.
В пределах разновидностей проса посевного наблюдаются большие сортовые различия по таким признакам, как развитие первых листьев всходов, форма, размер, окраска и расположение листьев, высота растений, их кустистость, толщина стебля, количество веточек первого порядка, их длина, форма, крупность, окраска, выравненность, пленчатость зерна, выход крупы, ее окраска и другие.
Наиболее важные хозяйственно ценные свойства сортов проса -уровень урожайности и его стабильность, устойчивость к различным абиотическим и биотическим факторам, снижающим урожайность, продолжительность вегетационного периода, пригодность к индустриальной технологии возделывания, химический состав, технологические качества зерна, пищевые свойства пшена.
Объекты и методика проведения исследований
Объектами исследований в наших опытах были образцы проса из коллекции ВИР и сорта Чегет и Эльбрус 10 селекции Кабардино-Балкарского НИИ сельского хозяйства.
Технология возделывания проса была общепринятой, за исключением вариантов, предусмотренных схемой опытов.
В опытах по срокам и способам, нормам высева и удобрениям во все годы предшественником была озимая пшеница.
Под просо (в опытах по срокам, нормам, способам посева и предшественникам) под предпосевную культивацию РУМом вносили рекомендованные дозы удобрений - N6o Рбо Кбо- Посев, фенологические наблюдения, учеты, анализы и статистическую обработку экспериментальных данных проводили в соответствии с методическими указаниями по проведению полевых оптов (Доспехов В.А., 1968, 1985 гг., Никитенко Г.Ф., 1982 г. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур, 1985, 1989 гг.).
Оценка качества зерна проведена в лаборатории химических анализов Кабардино-Балкарского НИИ сельского хозяйства.
В полевых опытах учетная площадь делянки была 50 м , повторность - четырехкратная, размещение вариантов в опытах последовательное.
Фенологические наблюдения, учеты и анализы проводили по фазам роста и развития.
Для решения поставленных задач проведено шесть полевых опытов. Опыт 1. Изучить образцы проса коллекции ВИР по наиболее важным хозяйственным и биологическим признакам в условиях степной зоны Кабардино-Балкарии и наиболее ценные из них использовать в селекционном процессе. Опыт 2. Определить оптимальные сроки посева новых сортов проса (Чегет,
Эльбрус 10) и их влияние на урожайность и качество зерна проса. Сроки посева изучали с 20 апреля по 15 мая. Посев проводили с интервалом в 5 дней. Всего 6 сроков посева. Опыт 3. Определить влияние норм высева на урожайность и качество зерна проса. Изучали нормы высева от 3,5 до 6 млн. всхожих семян на гектаре с интервалом 0,5 млн. семян. Опыт 4. Изучить способы посева и их влияния на урожайность и качество зерна проса. Способы посева изучали с междурядьями 15, 30, 45 см. Опыт 5. Установить зависимость урожайности и качества зерна проса от предшественников. Посевы проса размещали после кукурузы на зерно и силос, озимую пшеницу и горох. Опыт 6. Выявить отзывчивость новых сортов проса на различные дозы удобрений. В опытах изучали следующие варианты: 1) без удобрений (контроль) 2) Рбо 3) N60P6o 4) N60K60 5) РбоКбо 6) N60P6oK6o
В опытах по изучению коллекции проса посев проводили вручную по предварительно маркированному полю с последующим прикатыванием почвы гладкими катками. Делянки 5-рядковые, метровой длины, с шириной междурядий 20 см. Учетная площадь делянки 1 м2. Стандарт высевали через 20 номеров. В период вегетации проводили фенологические наблюдения. Отмечали даты появления всходов, кущения, выметывания метелок (начало и полное) и созревания.
Проведена оценка повреждений образцов просяным комариком, поражения пыльной головней и меланозом.
Для лабораторного анализа из каждого образца отбирали по 25 растений. Структурный анализ проводили по следующим признакам: 1. Общая кустистость. 2. Продуктивная кустистость. 3. Длина метелки. 4. Высота растения. 5. Число ветвей 1-го порядка в метелке. 6. Вес зерна с главной метелки. 7. Масса 1000 зерен.
Устойчивость к полеганию определяли глазомерно по пятибалльной системе. Урожай учитывали по каждому образцу путем общего обмолота растений с делянки и последующего взвешивания. Урожайные данные приводили к 14 %-ной влажности.
Густоту стояния растений на 1 м учитывали после полных всходов и перед уборкой по методике Доспехова Б.А. (1968 г.).
Пленчатость и выход пшена определяли на приборе ЛУП 1. Определяли массу 1000 зерен, натуру зерна и содержание белка.
Учет урожая поделяночный путем общего обмолота комбайном «Сампо-500». Энергетическую эффективность приемов возделывания проса определяли по методике Посыпанова Г.С. и Долгодворова В.Е. (1995).
Экономическую эффективность рассчитывали в соответствии с рекомендациями по определению экономической эффективности использования научных разработок в земледелии (1986).
Агробиологическое изучение коллекции проса
Для агробиологического изучения нами было включено 478 образцов проса из коллекции ВИР, относящихся к следующим эколого-географическим группам: монголо-бурятской - 32 образца, саяно-алтайской - 50, северной - 43, лесостепной - 96, степной (казахстанской) - 32, степной (украинской) - 40, степной (поволжской) - 20, среднеазиатской горной - 30, среднеазиатской низинной - 24, восточно-азиатской - 31, дальневосточной -50, переднеазиатской - 31 (табл. 5).
Кроме образцов различных эколого-географических групп изучали местные образцы и два сорта проса гибридного происхождения.
Образцы были разнообразны по длине вегетационного периода, урожайности, поражаемости болезнями, вредителями и другим признакам.
Причем это разнообразие было тесно связано с происхождением образцов, сгруппированных по эколого-географическим группам. Различий в наступлении фаз всходов и кущения у образцов проса различных эколого-географических групп почти не было. Просо нормально развивалось в течение всей вегетации и давало полноценное спелое зерно.
Все это говорит о благоприятных условиях для возделывания проса в степной зоне Кабардино-Балкарии. Продолжительность периода от всходов до выметывания и от выметывания до созревания у разных эколого-географических групп была неодинакова.
Образцы других эколого-географических групп по скороспелости занимают промежуточное положение. Изменчивость упомянутых периодов у разных групп по годам объясняется различиями в погодных условиях.
Изучение коллекции на разных агрофонах по ботаническим, биологическим и хозяйственным признакам вскрыло огромную амплитуду этих признаков и позволило установить целые группы с комплексом признаков, представляющих большой практический интерес для селекции.
Образцы монголо-бурятской эколого-географической группы низкорослые (40-80 см), с сильно раскидистой метелкой, очень скороспелые, что важно при использовании их для пожнивных и поукосных посевов (продолжительность периода от всходов до выметывания - 21-25 дней и от всходов до созревания в условиях степной зоны КБР, где проводились нами исследования, - 58-62 дня). Зерно овальное средних размеров (масса 1000 зерен 5-6 г), преимущественно серое и желтое. Пленчатость у зерна средняя - 16-17%, выход пшена - 77,8 %, урожайность их сравнительно низкая - вес зерна с главной метелки 1,5 г, сім2- 120,5 г.
Саяно-алтайская эколого-географическая группа.
Растения образцов этой группы имеют среднюю высоту (70-90 см), с поникло-развесистой довольно рыхлой метелкой. Стебель тонкий, с небольшим числом междоузлий -3-4. Зерно овальное удлиненное, светло-желтое, желтое, серое, красное. Масса 1000 зерен 5-6 г. Продолжительность периода от всходов до выметывания 30-35 дней и от всходов до созревания -70-80 дней. Образцы этой группы выделяются высокой продуктивностью зерна и его качеством, низкопленчатостью и выравненностью, относительной устойчивостью к пыльной головне и отзывчивостью на удобрение. Одним из недостатков многих образцов является сравнительно поникаемая метелка и ломкий стебель, что нередко приводит к большим потерям урожая зерна (Табл. 7).
Сроки посева
Правильный выбор срока посева имеет решающее значение. При раннем посеве в недостаточно прогретую почву семена могут не прорасти, и поле может зарасти сорняками. При позднем посеве семена могут не взойти из-за недостатка влаги в почве. Поэтому для получения высоких урожаев просо необходимо сеять во влажную и хорошо прогретую почву, когда температура на глубине 10 см устанавливается в пределах 12-15 градусов и не опускается ниже 10 градусов тепла (Н.П. Агафонов, З.Б.Борисоник, П.И. Демиденко, И.Н. Елагин, В.П. Ермоленко, Е.Е. Заварзин, В.А. Ильин, Е.И. Золотухин, К.Н. Керефов, Т.Б. Кастуев, Ю.С. Колягин, Ю.П. Ковырялов, В.М. Костромитин, Т.Г. Кухтина, В.Н. Лысов, М.Х. Ханиев, П.М. Шорин, А.Ф. Якименко).
В условиях степной зоны Кабардино-Балкарии такие условия устанавливаются в конце апреля - начале мая. На засоренных участках срок посева целесообразно несколько оттянуть, чтобы провести дополнительно 1-2 культивации с целью максимального уничтожения сорняков (Д.Е. Ванин, 1960, 1962; П.П. Поляточкин, 1960; СМ. Девицкий, 1960; Н.Н. Бородин, 1961).
Сроки посева надо определять с учетом биологических особенностей культуры сорта, чистоты полей, предшественников, погодных условий. В засушливые годы просо следует высевать раньше, а во влажные, с холодной весной, позже. Более чистые от сорняков участки необходимо засевать в первую очередь, не допуская при этом разрыва между предпосевной культивацией и посевом. Результаты наших исследований по изучению влияния сроков посева на урожайность и качество зерна проса показали, что изучаемые сорта в условиях степной зоны Кабардино-Балкарии наиболее высокую урожайность обеспечивали при посеве в период с 30 апреля по 5 мая. Урожайность зерна при этом по сортам Чегет и Эльбрус 10 в среднем за три года составила, соответственно, 23,7 и 24,6; 25,9 и 27,5 ц/га (табл.17).
Как при раннем (20 апреля), так и при позднем сроке посева (15 мая) урожайность по сортам снижается на 4,1-4,3 ц/га. Максимальная урожайность по сортам (32,5 и 41,5 ц/га) получена при посеве 5 мая в более благоприятном по погодным условиям 1997 году.
Исследователи М.Д. Болдырев, Ф.В. Кочергин, 1969; К.Н. Керефов, Т.Б. Кастуев, 1970; С.К. Минчуг, 1973; А.Ф. Якименко, 1976 отмечают, что при посеве проса в оптимальный срок повышается и качество зерна.
Результаты наших исследований по этому вопросу совпадают с выводами вышеуказанных авторов.
В годы исследований более качественное зерно получено при посеве в оптимальный срок (табл. 18). Так, в наших исследованиях масса 1000 зерен при посеве в оптимальный срок повышалась на 0,4-0,6 г, а пленчатость снижалась на 0,3-1,3 процента по сравнению с посевом в ранние и поздние сроки. Повышалась при этом по сортам и натура зерна.
На величину урожая при посеве в различные сроки большое влияние оказывает густота стояния растений на единице площади. Так как в течение вегетации происходит выпадение растений, урожай, в конечном итоге, определяется числом растений и их продуктивностью к уборке.
В среднем за три года (1996-1998) перед уборкой на 1м посева проса сорта Эльбрус 10 насчитывалось 76 растений при посеве 20 апреля, при посеве 30 апреля и 5 мая густота стояния растений была выше и составляла, соответственно, 95 и 102 растений (табл. 19). При посеве в поздние сроки (15 мая) густота стояния растений уменьшалась на 8,6%.
Результаты лабораторного анализа показали, что при оптимальных сроках посева (30 апреля и 5 мая) у растений лучше развита и озернена метелка, выше натура и масса 1000 зерен, ниже пленчатость и выше выход крупы.
Метеорологические условия в период выметывания растений, при разных сроках посева, оказали влияние на продолжительность вегетационного периода проса. В 1996 году вегетационный период проса при раннем сроке посева 20 апреля составил 85 дней, при позднем (15 мая) -71 день, в 1997 году 64 и 74 дня и в 1998 году, соответственно, 81 и 70 дней. В 1996 и 1998 годах в поздние сроки посева вегетационный период сокращался, а в 1997 году, наоборот, удлинился на 10 дней (табл. 20). Это говорит о том, что при посеве в поздние сроки сильнее ощущается влияние погодных условий.
Просо является одной из теплолюбивых культур, поэтому оно резко реагирует на температурные факторы. В 1996 году при посеве 20 апреля полевые всходы появились на 15 день, а в 1997 году - на 25 день и в 1998 году - на 15 день при той же дате посева. При более позднем сроке посева (15 мая) в 1996 году период посев-всходы составил 22 дня, в 1997 году -только 9 дней и в 1998 году - 10.
На скорость появления всходов большое влияние оказывают температура почвы на глубине заделки семян и наличие влаги. Лучшей температурой почвы для прорастания семян является 20-25С (И.Н. Елагин, 1969).
В наших опытах, в годы исследований, температура почвы на глубине 5 см колебалась в больших пределах от 12 до 18С. С увеличением температуры почвы всходы появлялись быстрее.
Такая зависимость проявилась на всех сроках посева. Таким образом, среднесуточная температура почвы, 12-20С в наших опытах, обеспечивала сравнительно быстрое появление всходов.
