Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Обзор литературы 7
1.1. Ботаническая характеристика, основные морфологические признаки и биологические особенности 7
1.2. Физиологические основы роста и развития сахарной свеклы 12
1.2.1. Рост и развитие листового аппарата 12
1.2.2. Рост и развитие корнеплода. Взаимосвязь нарастания листьев и корнеплода 18
1.2.3 .Факторы, влияющие на величину и качество урожая сахарной свеклы 22
ГЛАВА II. Программа, методики. почвенно-климатические и другие условия проведения исследований 31
2.1. Программа и методики исследований 31
2.2. Почвенные условия 34
2.3. Климат. Погодные условия в годы исследований 37
ГЛАВА III. Экспериментальная часть 48
3.1. Состояние сахарной свеклы в начальные фазы развития 48
' 3.1.1. Количество и масса 100 проростков, поражение их корнеедом 49
3.1.2. Густота стояния растений 53
3.2. Динамика роста и развития сахарной свеклы в зависимости от
сроков удаления ее листьев 57
3.2.1. Масса листьев и площадь их листовой поверхности 57
3.2.2. Динамика нарастания массы корнеплода 64
3.2.3. Соотношение массы листьев и корнеплода 69
3.2.4 Динамика нарастания сахаристости 72
3.2.5. Фракционный состав корнеплодов 75
ГЛАВА IV. Продуктивность сахарной свеклы в зависимости от различных сроков удаления ее листьев. 79
4.1 Урожайность корнеплодов 79
4.2 Сахаристость корнеплодов. Сбор сахара 84
4.3. Качество корнеплодов сахарной свеклы 89
4.4. Общая продуктивность сахарной свеклы 94
ГЛАВА V. Экономическая эффективность 98
ГЛАВА VI. Результаты производственной проверки 102
Выводы 104
Рекомендации производству 106
Список литературы
- Ботаническая характеристика, основные морфологические признаки и биологические особенности
- Рост и развитие корнеплода. Взаимосвязь нарастания листьев и корнеплода
- Количество и масса 100 проростков, поражение их корнеедом
- Урожайность корнеплодов
Введение к работе
Сахарная свекла одна из важнейших технических культур, огромные посевные площади которой расположены в ЦЧР, где они ежегодно пересеваются от 5 до 18 % при этом очень часто необоснованно. Кроме того, необходимо знать в какой фазе, то или иное повреждение будет отрицательно влиять на урожайность корнеплодов и их качество [7, 14]. При этом себестоимость возделывания сахарной свеклы может увеличиваться или снижаться. В данной климатической зоне часто наблюдаются весенние засухи, возврат холодов, суховеи, пыльные и песчаные бури, град, ливни и другие катаклизмы. Вышеизложенное приводит к гибели посевов свеклы. Однако целесообразность их пересевов не всегда оправдана, что связано с отсутствием научно обоснованных рекомендаций по этому вопросу. Решения о пересевах основываются на субъективных мнениях отдельных специалистов, что приводит к огромным экономическим потерям.
Актуальность наших исследований обусловлена необходимостью разработки рекомендаций по целесообразности пересевов сахарной свеклы в зависимости от степени повреждения листового аппарата в начальные фазы развития и разработке рекомендаций, связанных с дальнейшим использованием засеянных площадей.
Цели и задачи исследования:
Целью наших исследований является изучение потенциальной продуктивности сахарной свеклы и целесообразность ее пересевов в зависимости от сроков и степени повреждения листового аппарата в начальные фазы развития.
Цель определяет следующие задачи исследований;
Определить состояние сахарной свеклы в начальные фазы развития.
Определить процент погибших, больных и полностью здоровых растений после травм.
Контроль динамики роста и развития сахарной свеклы в зависимости от степени повреждений.
Анализ динамики накопления Сахаров и сухих веществ в период вегетации поврежденными и не поврежденными растениями.
Установить влияние повреждений листового аппарата в начальные фазы развития растения на урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы.
Производственная проверка наиболее оптимальных вариантов.
7. Обоснование экономической и энергетической эффективности.
Научная новизна данной работы
Впервые в условиях ЦЧР изучена продуктивность сахарной свеклы, зависящая от степени повреждения листового аппарата в начальные фазы развития.
Защищаемые положения:
сахарная свекла способна восстанавливать свой биологический потенциал при повреждениях листового аппарата в начальные фазы развития.
продуктивность сахарной свеклы зависит не только от степени повреждений листового аппарата, но и от фаз развития.
необходимость пересева сахарной свеклы не возникает при удалении листового аппарата менее чем на 50%.
Практическая значимость работы
Наши рекомендации позволят снизить процент необоснованно пересеваемых площадей сахарной свеклы, как в ЦЧР, так и в других регионах, занимающихся ее возделыванием, что существенно снижает экономические затраты.
Апробация работы и публикации
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных и учебно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов ВГАУ (2001-2004 гг.), а также на
научных конференциях Центрально-Черноземного института мониторинга земель (Воронеж, ,2005 гг.)
По теме диссертации опубликованы три работы.
Структура и объем работы
Диссертация изложена на 120 страницах машинописного текста, состоит из введения, шести глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы и приложений.
Экспериментальный материал представлен в 26 таблицах и 3 рисунках.
22 таблицы помещены в приложениях. Список литературы включает 180 отечественных и зарубежных авторов.
Личный вклад автора: в работе использованы материалы, полученные лично автором входе закладки и проведения полевых опытов. Выполнена экспериментальная работа, теоретическое обобщение и сделаны выводы.
Диссертационные исследования проводились в соответствии с программой НИР кафедры технических культур ВГАУ государственный номер регистрации 01.960015893
Автор выражает глубокую благодарность коллективу кафедры технических культур, своему руководителю доктору с.-х. наук, профессору В. М. Воронину за помощь в проведении исследования.
Ботаническая характеристика, основные морфологические признаки и биологические особенности
Свекла относится к семейству маревых (Chenopodiaceae), входящему в крупный порядок центросемянных (Centrospermae). Род свекла (Beta) принадлежит к древнему подсемейству Cyclolobeae, у видов которого зародыш семени окружает питательные ткани перисперма. (Зоей мо в ич, 1957,1959)
Дикие виды (Beta maritima): свекла стелющаяся, крупнокорневая, промежуточная, приморская, раскидистая и др. Область их распространения - Средиземноморье, Передняя Азия, Закавказье, Крым, Балканы, на востоке доходит до Индии, на западе захватывает побережье Франции, Великобритании, Скандинавии. [48, 50, 66, 132] Многие из диких видов свеклы обладают ценными свойствами, ко торые могут представлять некоторый интерес для селекции. Например,
B.miritima — отличается повышенным иммунитетом к болезням, B.trigyna холодостойкостью, B.lomatogona - раздельноплодностью, B.procumbeus засухоустойчивостью. [50, 51, 52, 145] Культурная свекла существовала уже в глубокой древности, за 2 тыс. лет до нашей эры, в долинах Тигра и Евфрата. В пищу употребляли, однако, лишь богатые моносахаридами листья, что привело к появлению богатого листьями сорта свеклы (лиственное направление). Финикийцами за тысячу лет до нашей эры эта свекла была завезена в Грецию, позже она попала в Рим и наконец в Западную Европу. [74, 156, 155]
Свекла корнеплодного типа, выращиваемая для употребления её корнеплода, культивировалась в арабских халифатах и во времена крестовых походов была перенесена в Западную Европу. В дальнейшем путем гибридизации разнообразных форм свеклы и образовались её сорта, которые прижились в Европе. В Киевскую Русь свекла попала из Византии в IX-X вв. Поэтому и само слово "свекла" имеет греческое происхождение (по-гречески svekle, а по-латински beta). [83,110,148, 151, 173]
В 16-17 веках произошла дифференциация свеклы на столовые и кормовые формы. В 18 веке из гибридных форм кормовой свеклы обособилась сахарная свекла. С конца 19 и в 20 веке эта культура распространилась почти на все континенты. [11, 76, 83, 87, 158, 166, 178]
В результате длительной селекции выведены разнообразные формы культурной свеклы. Цветоносный стебель у них травянистый, прямостоячий, сильно ветвистый, у двух- и многолетних видов он появляется на 2-й год жизни. Листья крупные, гладкие или волнистые, треугольной, языко-видной или сердцевидной формы. Цветки у свеклы обоеполые, с чашеобразным околоцветником, пятью тычинками и одним пестиком, зелёные или беловатые, собранные в длинные облиственные соцветия, которые обычно расположены по несколько штук вместе. [18, 24, 78, 121, 134, 170]
Опыление свеклы - перекрестное, мелкими насекомыми. Образующиеся из цветков плоды свеклы имеют почковидную форму, при созревании они срастаются, образуя соплодия - клубочки с несколькими плодами, под крышечкой внутри каждого находится семя. [87, 97, 119, 121, 128, 176]
Корень диких и листового видов свеклы - стержневой, деревянистый, полностью погружен в почву. У свеклы обыкновенной корнеплодной образуется сочный мясистый корень (корнеплод), который у большинства сортов выступает над поверхностью почвы.
Для успешного роста фабричной (1-го года жизни) свеклы и накопления в ней сахарозы необходимо, чтобы сумма среднесуточных температур вегетационного периода составляла 1900-3500С.
Сахарная свекла теплолюбива, светолюбива и влаголюбива, хотя и обладает сравнительно высокой засухоустойчивостью. Оптимальная температура для прорастания семян 10-12С (минимальная +4С), роста и развития 20-22С. Всходы чувствительны к заморозкам (погибают при -4, 9 5С). Сахаристость корнеплодов зависит от числа солнечных дней в июле-октябре. [25, 26, 33, 117, 135, 152]
Для нормального развития свеклы необходимо минимум 450-460 мм. осадков в год. Потребность в воде за время вегетационного периода составляет 3000-4000 м3/га (300 - 400 мм). Во время вегетации необходима теплая и влажная погода в мае, июне, июле, сухая солнечная погода - в августе, сентябре и сухая не морозная - в октябре. [6,9, 150]
Лучшие почвы под свеклу - чернозёмные, хуже - суглинистые, мало пригодны - супесчаные и непригодны песчаные, глинистые и болотные. [100,85,89]
Сахарная свекла - важнейшая техническая культура, дающая сырье для сахарной промышленности. В 1747 г. немецкий химик А. С. Маркграф высказал мнение о целесообразности использования свеклы с белыми корнеплодами для получения кристаллического сахара. В результате селекционной работы, прогресса семеноводства и технологии выращивания улучшились технологические качества сырья, а сахаристость плодов с 6-7 % повысилась до 18-20 %. [37, 140, 54]
Рост и развитие корнеплода. Взаимосвязь нарастания листьев и корнеплода
Под названием корнеплоды в агрономической практике объединяют травянистые растения, у которых верхняя часть главного корня вместе с его шейкой (гипокотилем) и головкой (эпикотилем) составляет единое тело, способное значительно утолщаться в результате усиленного образования проводящих и особенно запасающих тканей. Такая утолщенная часть корня и получила название корнеплод (Табенцкий А.А., 1968).
Первоначально, растение сахарной свеклы было овощным, поскольку в пищу использовались листья. После обнаружения в корнеплодах сахарной свеклы сахарозы эта культура приобрела промышленное значение. В дальнейшем исследование данной культуры, разносторонне велось в различных климатических зонах с использованием различных сортов и гибридов, что продолжается и в настоящее время с целью повышения урожайности и технологических качеств растения.
Первичное строение свекловичного корня впервые описал Ван Тигем (Van Tiegehem, 1870-1871), Он приводит свеклу как пример растения у которого сосудистый пучок в главном корне имеет нормальное строение двурадиального или двулучевого типа. Также описывают строение свеклы (De Vries,1879; Seeliger, 1902, Arttschwager, 1926).
В корнеплоде свеклы различают головку, шейку и собственно корень. Сорта сахарной свеклы характеризуются небольшой головкой, короткой шейкой и хорошо развитым собственно корнем (Зосимович В.П., 1940). От соотношения составных частей зависит форма корнеплода. У сахарной свеклы наиболее типичной является удлиненно-коническая форма корня с куполообразной, конической головкой. Однако, у современных сортов урожайного направления наблюдается тенденция к образованию цилиндрических, мешковидных и других типов корней (Карпенко П.В., 1964). Кроме того, форма корнеплода меняется под влиянием агротехники, внешних условий и особенно влажности почвы (Орловский Н.И., 1961; Ратнер Е.И., 1965; Мазлумов А.Л., 1970).
В отличии от формы, окраска корнеплода является устойчивым сортовым признаком и стойко проявляется в посевах с различными условиями выращивания. У сахарной свеклы обычно окраска и кожицы, и мякоти корня белая (Красочкин В.Т., 1960).
Масса корнеплодов непрерывно нарастает в течении всего вегетационного периода до уборки, а масса листьев, достигнув в определенное время максимума (обычно в августе начале сентября), затем начинает уменьшаться. При этом в начале вегетации масса листьев значительно превышает массу корнеплода, а к концу вегетации, наоборот, листья уступают корнеплоду. [83, 87, 127, 175] Корневая система сахарной свеклы помимо главного корня (корнеплода), включает также боковые корни с корневыми волосками. При благоприятных условиях корневая система проникает в глубь почвы достаточно быстро. К концу фазы «вилочки» корни свеклы достигают глубины 20-30 см, а в фазе трех пар настоящих листьев уже на 60-70 см. [128, 130]
Разрастание корневой системы в стороны происходит медленнее, чем погружение центрального корня в почву. В зависимости от условий произрастания корни свеклы могут проникать на глубину 1,5-2,5 м, а иногда до 5,0-6,0 м. (В. В. Селихов 1927).
В строении корня наблюдается несколько характерных этапов изменения, в связи с чем обычно различают первичное, вторичное и третичное строение корня, которое соответствует определенным периодам роста и развития сахарной свеклы. При этом увеличение корнеплода в диаметре происходит за счет появления новых периферийных колец и их последующего разрастания. Внутренние ткани разрастаются медленнее, поэтому самые молодые ткани находятся на периферии корнеплода, а в-центре - самые старые. (H.R Орловский 1961)
Установлено, что число концентрических колец в корнеплоде свеклы находится в пределах 8-12 и зависит от форм свеклы, а также от сортов. У сахаристых сортов их больше. [81]
В зависимости от внешних условий, особенно от изменений температуры и влажности, ход роста свеклы может заметно отклонятся от нормы. В обычных, естественных условиях по мере приближения к концу вегетации прирост корня постепенно затухает. Возможны суточные привесы, достигающие 10-15 г в августе или сентябре. Однако, такое положение возможно только при общих оптимальных условиях. [Н.И. Орловский (1961)]
Количество и масса 100 проростков, поражение их корнеедом
Для правильного и достоверного ответа на поставленные нами вопросы необходимо знать состояние посевов сахарной свеклы в самые ранние фазы ее развития. Изначально оно должно быть равноценным. Только в этом случае можно определить влияние того или иного фактора на продуктивность сахарной свеклы в период интенсивного ее роста и развития.
Очень важно учитывать первые фазы от прорастания зародыша, до выхода его стеблевой части на поверхность почвы. Этот скрытый период развития весьма ответственен, поскольку зародыш в этот период теряет связь с семенем и рост его происходит уже за счет питательных веществ, накопленных в его клетках, а частично за счет элементов, усвояемых извне, то есть из почвы. [31, 149]
Вышеизложенное свидетельствует, что чем дольше проростки будут находиться в почве и черпать энергию для дыхания за счет содержимого своих клеток, тем более они будут ослаблены к моменту их появления на поверхности почвы. [91, 125]
Чем скорее и дружнее появятся всходы, тем меньше истощаются запасные вещества в клетках проростков до начала их фотосинтетической деятельности, тем мощнее бывают проростки и тем больше шансов на получение более высокого урожая. [47, 72, 161]
Огромную роль в формировании урожая играют начальные фазы развития растения, создание оптимальных условий в этот период, позволяет в дальнейшем получить ровные, сильные и дружные всходы.
В практике свекловодства утвердилось неправильное представление о семядолях. Почему-то, за настоящие листья считают лишь розеточные листья и им уделяют должное внимание. Между тем семядоли - первые фотосинтезирующие органы растения - играют исключительно важную роль в жизни свекловичного растения и общем балансе урожая. [13, 50, 95] 3.1,1. Количество и масса 100 проростков, поражение их корнеедом
Корнеед - болезнь экол о го-микробиологическая, возникновению и развитию которой способствует комплекс микроорганизмов, грибов, бактерий и вирусов, находящихся в почве, а также на околоплодье семян. Болезнь поражает растения с самого начала их прорастания и проявляется в фазу вилочки - первой пары настоящих листьев. [2, 104, 116]
Корнеед поражает корешок свеклы в самой ранней стадии, вызывая появление черных пятен и полосок загнившей ткани. Для предупреждения болезни семена протравливают.
Сильно пораженные растения погибают, а переболевшие, как правило, имеют повреждения корнеплода и его деформацию. Из-за большой гибели всходов посевы сахарной свеклы пересевают, так как растения резко снижает свою продуктивность.
Установлено, что корнеедом поражаются только молодые проростки и всходы свеклы до образования настоящих листьев, поэтому оптимальная обеспеченность элементами питания помогает сократить опасный период, и может резко снизить степень поражения этой болезнью. [16, 20, 47] СПК «Борковский» - является одним из передовых хозяйств района, где в течение многих лет сельскохозяйственные растения дают стабильные высокие урожаи.
Особое внимание уделяется сахарной свекле, которую размещают по лучшим предшественникам и выровненным полям с хорошими почвами. Под эту культуру всегда вносятся минеральные удобрения, а органические - вносят под предшественник, то есть используют их последствие.
Под сахарную свеклу, которая изучалась нами, вносилась необходимое количество минеральных удобрений, рассчитанное на урожайность 35,0-40,0 т/га корнеплодов. Наряду с тщательной основной и предпосевной подготовкой почвы это обеспечивало дружные и хорошие всходы сахарной свеклы. В период исследований погодные условия были различны, однако своевременный и тщательный уход за растениями позволил избежать больших отклонений в количестве всходов по годам.
Количество всходов в наших исследованиях было в пределах 8,4-9,6 растений на одном метре, что в целом нормально. Формирование густоты стояния растений производилось вручную. После формирования густоты стояния количество растений на одном погонном метре составило 7 штук. Однако к моменту уборки количество выживших растений было не одинаковым. Минимальное количество растений было отмечено по варианту с полным удалением листового аппарата в фазу вилочки, где оно составило 3,8 штук на погонном метре. Удаление одного семядольного листа в фазу вилочки привело к снижению количества растений до 4,0 штук на погонном метре, в то время как на контрольно варианте это значение составляло 4,4 штуки. Снижение количества выживших растений к моменту уборки по вариантам с повреждениями листовой поверхности в фазу вилочки, связано с возможным выпадением более слабых растений, а также со степенью нанесенных им повреждений.
Урожайность корнеплодов
Одним из показателей эффективности возделывания любой сельскохозяйственной культуры является ее урожайность. Этот показатель дает возможность оценить развитие растений в течении всего периода вегетации.
Анализ данных, полученных нами, свидетельствует об увеличении урожая корнеплодов во влажные годы. При этом рост урожайности наблюдается по всем вариантам вне зависимости от сроков удаления листьев. Оценивая самые ранние сроки повреждения листьев можно отметить, что средняя урожайность в засушливый 2002 год была ниже увлажненных и составила на контрольном варианте 647,4 ц/га. Эта закономерность объясняется более интенсивным нарастанием массы корнеплода во влажные годы, а также свидетельствует о коррелятивной связи между ростом корнеплода и влажностью почвы. Максимальный урожай корнеплодов, в среднем за 2001 - 2004 годы получен по варианту с удалением одного настоящего листа в фазу первой пары настоящих листьев, где он составил 77,9 т/га. Минимальная урожайность корнеплодов, отмечена в 2003 году, при полном удалении ассимиляционной поверхности в фазу пяти пар настоящих листьев, где она составила 20,2 т/га.
Чтобы иметь полное представление о влиянии ранних сроков повреждения листьев сахарной свеклы необходимо проанализировать их частичное удаление и сравнить с полным удалением ассимиляционной поверхности. Во все годы исследований, вне зависимости от увлажненности, урожайность корнеплодов сахарной свеклы при полном удалении листьев была ниже вариантов с частичным удалением, проведенным в такие же сроки. Если рассматривать усредненные данные, то можно отметить несколько закономерностей.
Прежде всего, это более высокая урожайность корнеплодов по вариантам с удалением 0,5 части и одного семядольного листа в сравнении с вариантом, где были полностью удалены семядольные листья. Разница, составила 195,2 и 175 ц/га соответственно, (табл. 19) При этом урожайность по вышеуказанным вариантам превосходила все другие с полным удалением листьев, но в более поздние сроки. Так полное удаление ассимиляционной поверхности в фазу трех пар настоящих листьев (вариант 11) повлекло снижение массы корнеплода в среднем на 167,6 грамма в сравнении с контролем, в то время как при удалении листовой массы в следующую фазу масса корнеплода снизилась на 307,9 граммов. Таким образом, снижение массы корнеплода происходит во все года проводимых исследований не зависимо от климатических факторов.
Необходимо отметить: 1. Полное удаление листьев в любую фазу развития снижает урожайность корнеплодов в различные по увлажненности годы. 2. Удаление части листовой поверхности в начальные фазы развития приводит к незначительному снижению урожайность. 3. Повреждения листового аппарата сахарной свеклы в более поздние фазы развития, существенно влияет на урожайность корнеплодов.
В 2003 году варианты с полным удалением листовой поверхности в фазу двух пар настоящих листьев без пересева, превышали урожайность вариантов с пересевом на 74,5 ц/га. В 2004 году вариант с пересевом по урожайности превысил вариант без пересева на 19,7 ц/га, несмотря на прибавку урожайности, уровень рентабельности снизился на 19,6%. Аналогичная закономерность прослеживалась и в 2003 году, где уровень рентабельности без пересева превышал вариант с пересевом на 45,4%. Это свидетельствует о нецелесообразности пересева растений сахарной свеклы в фазу двух пар настоящих листьев. При полном удалении ассимиляционной поверхности в фазу вилочки растения сахарной свеклы существенно снижали урожайность корнеплодов, однако уровень рентабельности хоть незначительно, но превышал варианты с пересевом. На основании полученных результатов можно сделать вывод о не целесообразности пересевов в эту фазу развития при условии полного повреждения листового аппарата. Это связано с увеличением затрат на приобретение семян и содержание основных средств производства а также ростом числа технологических операций.
