Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 CLASS Обзор литератур CLASS ы 8
1.1 История возделывания, биология и особенности формирования урожая корнеплодов сахарной свеклы 8
1.2 Влияние сроков посева, ширины междурядий и густоты стояния растений на продуктивность и качество корнеплодов сахарной свеклы 24
1.3 Значение сорта в повышении урожайности сахарной свеклы 33
Глава 2 Условия, объект и методика исследований 40
2.1 Почвенно-климатическая характеристика Курганской области и места проведения опытов 40
2.2 Агрометеорологические условия в годы проведения полевых опытов 43
2.3 Объект исследования 55
2.4 Методика проведения полевых опытов 57
2.5 Агротехника возделывания сахарной свеклы в опытах 61
Глава 3 Формирование урожая сахарной свеклы при разных параметрах технологической операции «посев» 63
3.1 Формирование урожая при разных сроках посева 63
3.1.1 Рост и развитие растений 63
3.1.2 «Цветушность» растений 67
3.1.3 Урожайность корнеплодов 69
3.1.4 Качество корнеплодов 71
3.2 Влияние густоты стояния растений на урожайность и качество корнеплодов 76
3.2.1 Даты наступления фенологических фаз 76
3.2.2 Урожайность корнеплодов сахарной свеклы при разной густоте посева 80
3.2.3 Качество корнеплодов 81
3.3 Формирование урожая при разной ширине междурадий 85
3.3.1 Особенности роста и развития растений 85
3.3.2 Динамика площади листьев сахарной свеклы при разной ширине междурядий 87
3.3.3 Урожайность корнеплодов 89
3.3.4 Качество корнеплодов 90
Глава 4 Формирование урожая сортов сахарной свеклы 94
4.1 Фенология сортов 94
4.2 «Цветушность» растений 97
4.3 Урожайность корнеплодов сортов 98
4.4 Качество корнеплодов 100
4.5 Экологическая пластичность сортов 103
Глава 5 Экономическая и энергетическая эффективность приемов технологии выращивания и сортов сахарной свеклы 107
5.1 Экономическая оценка возделывания сахарной свеклы 107
5.2 Биоэнергетическая оценка приемов возделывания сахарной свеклы 109
Выводы 114
Рекомендации производству 116
Библиографический список 117
- Значение сорта в повышении урожайности сахарной свеклы
- Агротехника возделывания сахарной свеклы в опытах
- Качество корнеплодов
- Экологическая пластичность сортов
Введение к работе
Сахар имеет большое экономическое значение как продукт питания и сырье для промышленности. Мировое потребление его постоянно возрастает с 5963 тыс. тонн (1900-1901 гг.) до 36807 тыс. тонн (2000 г.). России на внутреннее потребление ежегодно требуется около 6 млн. тонн сахара, а производится только 1,5 млн. тонн.
Единственной сельскохозяйственной культурой в нашей стране, из которой добывают сахар, является сахарная свекла. Сахарная свекла - это высокопродуктивное культурное растение. По объему площадей, занимаемых сахарной свеклой, ведущее место в Европе занимают такие страны как Украина, Россия, Германия, Франция и Польша. Урожайность сахарной свеклы в странах Европы сравнительно высокая и колеблется в зависимости от почвенно-климатических условий, уровня культуры земледелия и применяемых технологий. В Германии, Голландии и Франции получают 8 - 12 т сахара с 1 га, в России, Белоруссии и Украине всего 1-3 тс 1 га [9].
Агротехническое значение сахарной свеклы заключается и в том, что она повышает плодородие почвы и на фоне высокой культуры земледелия способствует росту урожайности других культур, особенно зерновых.
Первые посевы сахарной свеклы в Курганской области были проведены на областной опытной станции в 1943 году. Однако в связи с трудоемкостью выращивания при недостатке средств механизации производственных процессов, небольшой урожайностью и отсутствием перерабатывающих предприятий эту культуру долгое время не возделывали. В 1958 году в учебно-опытном хозяйстве Курганского СХИ и в других хозяйствах области вновь обратили внимание на сахарную свеклу. Однако, как и в 1943 году, эта культура не получила широкого распространения, корнеплоды использовались только на корм скоту, а урожайность сахарной свеклы значительно уступала кормовой свекле.
После распада СССР в России возникла проблема обеспечения населения сахаром. Однако так же как и в прежние годы, эта культура не получила распространения в Курганской области в связи с несовершенством технологии ее выращивания. В то же время потребление сахара в области достаточно велико, в 2003 году оно составило 32,7 тыс. тонн (в расчете на одного человека 26,9 кг). Ежемесячная потребность в сахаре только одного предприятия - ОАО «Синтез» составляет 400 тонн, свекловичной патоки этим предприятием потребляется 180 тонн. Поэтому исследование, направленное на разработку технологии выращивания сахарной свеклы, адаптированной к условиям области, а также на поиск наиболее урожайных сортов с высокой сахаристостью корнеплодов, является актуальным.
Цель исследования. Установить оптимальные параметры технологической операции «посев», осуществить подбор урожайных и высокосахаристых сортов сахарной свеклы, адаптированных к природно-климатическим условиям Курганской области.
Задачи исследования: изучить биологические особенности сахарной свеклы, выявить степень влияния природных условий Курганской области на рост и развитие, формирование урожая и сахаристость корнеплодов; установить характер влияния сроков посева на урожайность, цветушность и сахаристость корнеплодов; выявить влияние густоты стояния растений и ширины междурядий на урожайность и качество корнеплодов; выявить сорта, формирующие в условиях Курганской области высокие урожаи корнеплодов с хорошим качеством; определить экономическую и биоэнергетическую эффективность возделывания сахарной свеклы.
Научная новизна. Впервые в условиях Курганской области: - изучены особенности роста и развития сахарной свеклы; - установлена степень влияния природных условий на ее рост и развитие; - обоснованы оптимальные сроки посева, густота стояния растений и ширина междурядий при возделывании сахарной свеклы; - выявлены высокопродуктивные сорта, адаптированные к природно- климатическим условиям Курганской области.
Практическая ценность работы. Реализация результатов исследований позволяет получать урожайность сахарной свеклы до 55 т/га с сахаристостью 17-18%.
Рекомендуемые приемы в технологии возделывания сахарной свеклы прошли производственную проверку на площади 27,0 га в ООО «Житниковский» Каргапольского района, на 6 га в ООО «Агрофирма Юбилейная» Далматовского района, на площади 23 га в ООО «Светлый Дол» Белозерского района Курганской области. Экономическая эффективность разработанных приемов составляет от 200 до 400%.
Положения, выносимые на защиту: особенности роста и развития растений сахарной свеклы при ее выращивании в природных условиях Курганской области; влияние срока посева на развитие и продуктивность растений сахарной свеклы; влияние густоты стояния растений и ширины междурядий на урожайность и сахаристость корнеплодов сахарной свеклы; - сорта с высокой урожайностью и сахаристостью корнеплодов, адаптированные к природным условиям Курганской области.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-практической конференции в рамках региональной выставкч-ярмарки «Промышленный Урал - труженикам села» (Курган, 2001г.), региональной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения В.Е. Квитко (Курган, 2002г.), IV Зауральском фестивале научно-исследовательского, технического и прикладного творчества молодежи (Курган, 2002г.), Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 60-летию со дня образования Курганской области и 90-летию сельскохозяйственной науки Зауралья (Курган, 2003г.).
По материалам диссертации опубликовано шесть научных работ, внесено одно рационализаторское предложение.
Значение сорта в повышении урожайности сахарной свеклы
Сорт - это наиболее централизованно воздействующее и эффективное средство повышения продуктивности, устойчивости, ресурсо-, энергоэкономичности, природоохранности, а, следовательно, рентабельности и конкурентоспособности растениеводства. Сорта сахарной свеклы могут быть урожайного, сахаристого и совмещенного (урожайно-сахаристого) направлений. Урожайные сорта характеризуются большой массой корнеплода и относительно низкой сахаристостью. Сахаристые сорта отличаются высокой сахаристостью корнеплодов и небольшой их массой. Совмещенные сорта сочетают высокую урожайность и сахаристость корнеплодов. По продуктивности урожайно-сахаристые сорта успешно конкурируют с сортами урожайными [84]. При выборе сортов для проведения научных исследований необходимо учитывать объективно обусловленные их отличия. Большое значение при выборе сортов в настоящее время имеют различия в качестве семенного материала между диплоидными и триплоидными формами. У триплоидных сортов всхожесть натуральных семян ниже, чем у диплоидных. Это связано со сложной системой опыления. По рекомендациям сортоиспытания диплоидные сорта следует использовать для районов с неблагоприятными условиями прорастания [1].
Интенсивная технология возделывания сахарной свеклы предъявляет особые требования к сортам и посевным качествам семян. Сорта, наряду с высокой урожайностью и сахаристостью корнеплодов, должны быть технологичны. Большое значение при этом имеют одноростковость и всхожесть семян, которые позволяют провести посев на конечную густоту. Сорта и гибриды сахарной свеклы по хозяйственным признакам подразделяют на три группы: урожайные (E-Ertraq) - дают высокую урожайность корнеплодов при средней сахаристости, выход сахара небольшой; урожайно-сахаристые (N-Normal) - сочетают высокую урожайность корнеплодов с повышенной сахаристостью, они обеспечивают наибольший сбор сахара с единицы площади; сахаристые (Z-Zucker) - отличаются высокой сахаристостью корнеплодов, но пониженной урожайностью, по выходу сахара с единицы перерабатываемого сырья они превышают сорта и гибриды других групп.
Селекция сахарной свеклы направлена на достижение следующих целей:
1. Высокая урожайность.
2. Качество, которое характеризуется высоким содержанием сахара, а также низким содержанием калия, натрия и амиыного азота.
3. Толерантность или устойчивость к болезням и вредителям, к абиотическим стрессам.
4. Физиологические свойства посевного материала, а именно высокая всхожесть в целом и при положительных пониженных температурах, энергия прорастания.
5. Агротехнические свойства, такие как активный рост в ранней фазе развития, хорошая форма корнеплода и равномерная их высота, мелкая бороздка на корнеплоде, хорошая выкапываемость, ранняя спелость. Названные свойства сильно влияют на агротехническую пригодность сортов, хотя на них влияют и внешние условия, и способы возделывания [93].
Селекционный прогресс ускоряется благодаря применению в селекции методов молекулярной биологии и биотехнологии и созданию при помощи генной инженерии трансгенных форм сахарной свеклы [127, 128].
Задача селекционеров и специалистов государственного сортоиспытания - вывести и подобрать для сельскохозяйственного производства наиболее урожайные и ценные по качеству сорта, которые были бы устойчивыми к болезням и вредителям [64]. Одной из целей селекции является и выведение сортов устойчивых к абиотическим и биотическим стрессам.
Урожайность и ее стабильность определяются в значительной мере условиями окружающей среды. Большинство компонентов окружающей среды являются нерегулируемыми (температура, осадки, интенсивность солнечной радиации, продолжительность светового дня и т.д.). Как отмечает С.Н. Самигуллин, большая изменчивость условий среды во времени и в пространстве, невозможность контролировать их обуславливают высокую вариабельность урожайности и ее качества. Снижению амплитуды колебаний урожайности должно способствовать использование сортов с достаточно высокой адаптивностью, а также правильное районирование их в границах возделывания данной культуры [91]. В настоящее время используются разные термины для характеристики взаимодействия генотип-среда, как, например«адаптивность», «приспособляемость», «буферность», «гомео статичность», «пластичность» и др. [91, 56]. Термином «приспособляемость», «адаптивность» у культурных растений отмечают способность генотипов обеспечивать высокую и стабильную продуктивность в различных условиях среды [8, 31]. Адаптация, как подчеркивают B.C. Шевелуха и др., представляет собой непрерывный процесс самонастройки и приспособления растений и ценоза к меняющимся условиям среды и технологиям возделывания [91, 110].
В отечественной и иностранной литературе встречаются различные термины, определяющие понятие экологическая пластичность.
Термины "пластичность" и "стабильность" используются для характеристики потенциала модификационной и генотипической изменчивости отдельных признаков и видов растений. При этом пластичность, как и их стабильность в варьирующих условиях внешней среды, рассматривается в качестве основных приспособительных свойств живых организмов. Пластичность растений, или отсутствие стабильности, во многих случаях может иметь адаптивное значение. Согласно С.Н. Waddington (1957), адаптация организма в онтогенезе, достигаемая за счет адаптивной пластичности, приводит к формированию разных фенотипов.
За рубежом наиболее распространено понятие «общая приспособленность» и «специфическая приспособленность» (Hunt L.A., 1984). Первый термин обозначает способность сорта формировать стабильную урожайность в различных экологических условиях, второй -подразумевает специфические приспособленные возможности генотипа в отношении конкретных лимитирующих факторов (засуха, засоление, заморозки и т.д.).
Агротехника возделывания сахарной свеклы в опытах
Технология возделывания сахарной свеклы представляет собой комплекс взаимосвязанных технологических операций, обеспечивающий высокий выход сахара с гектара посева с минимальными затратами средств и труда.
Осенью ежегодно после уборки предшествующей культуры проводили лущение на глубину 6-8 см в два следа, для изрезания растительных остатков и уничтожения сорных растений (МТЗ-80 ЛДГ-10). Вспашка зяби проводилась на глубину 25 - 28 см (ДТ-75, ШІН-4-35). После вспашки тщательно заделывались и выравнивались разъемные борозды и свальные гребни (МТЗ-80, бороны БЗСС-1).
Предпосевная обработка почвы включала технологические операции по рыхлению верхнего слоя почвы при физической ее спелости на глубину 3-4 см. В начале проводили выборочное, а затем сплошное боронование в два следа (МТЗ-80, БЗСС-1). Культивация почвы проводилась (МТЗ-82, КПН-4А с боронами БЗСС-1) для достижения рыхлого состояния почвы и уничтолсения проростков и всходов сорняков. Непосредственно перед посевом также проводили культивацию с боронованием и прикатывание почвы для рыхления верхнего слоя и создания ложи для семян. Посев проводили когда почва при бороновании хорошо крошится, а температура на глубине 6-8 см достигает 7-8С (ручной сеялкой Seniora).
После посева провели прикатывание для обеспечения лучшего контакта семян с почвой, способствующего повышению полевой всхожести семян и получению более дружных всходов (МТЗ-80, ЗККШ-6).
Через 4-5 дней после посева проводили довсходовое рыхление почвы легкими боронами (Т-25, З-ОР-0,7) для разрушения почвенной корки, улучшения воздушного и теплового режимов почвы и уничтожения проростков и всходов сорняков. Первую обработку почвы в междурядьях (шаровка) проводили для рыхления почвы в междурядьях на глубину 4-5 см, уничтожения проростков и всходов сорных растений и улучшения воздушно-теплового режима почвы (МТЗ-82, КПН-4А).
При появлении настоящих листьев у растений сахарной свеклы проводили прореживание с прополкой в рядках, оставляя на погонном метре 6 растений, кроме опыта с густотой посева.
Вторую и третью междурядные обработки проводили при появлении сорняков и уплотнении почвы. Глубина первого рыхления 6-8 см второго 8-10 см.
Качество корнеплодов
В опыте более стабильное накопление сахара шло в варианте с 4 растениями на 1 погонном метре. К последнему определению сахаристость корнеплодов на этом варианте была самой высокой. Немного ниже по сахаристости оказались корнеплоды с варианта 6 растений на 1 погонном метре. Стабильно низкими по сахаристости оказались корнеплоды варианта 8 растений на 1 погонном метре (таблица 16). Также динамику накопления сахара можно проследить по графику (рисунок 4).
По сахаристости корнеплодов в среднем за годы исследований лучшим является вариант с 4 растениями на одном погонном метре - 16,8 процентов. В вариантах с 6 и 8 растениями сахаристость корнеплодов оказалась 16,4 и 14,4 процента соответственно.
Коэффициент качества корнеплодов так же был различен по вариантам опыта. В варианте с 4 растениями на одном погонном метре коэффициент составил 0,881 (таблица 17),
В остальных вариантах он был незначительно ниже (на 0,3 и 0,7% соответственно). Это связано с тем, что в варианте с 8 растениями при самой низкой урожайности и сахаристости, наименьшим оказалось и содержание золы.
Наибольший выход сахара с 1 га был получен в варианте с 6 растениями. В этом варианте наблюдалось высокое содержание золы, что обусловливает достаточно большие потери сахара в мелассе, однако здесь была достигнута наивысшая урожайность корнеплодов, что позволяет получить наибольшее количество сахара в абсолютном выражении. А в варианте с 8 растениями несмотря на наименьшее содержание золы и потери сахара в мелассе, вероятный выход сахара на заводе наименьший. Таким образом, по технологическим показателям корнеплодов в опыте лучшими оказались варианты с 4 и 6 растениями на одном погонном метре.
На качество корнеплодов существенное влияние оказывает также их дуплистость и ветвистость (таблица 18).
НСР 095 (ветвистость) - 1,6 %
Анализ полученных результатов показал, что больше дуплистых корнеплодов формировалось в варианте с 4 растениями на погонном метре, в вариантах 6 и 8 растений этот показатель ниже. По ветвистости корнеплодов можно отметить, что в варианте с нормой посева 8 растений на погонном метре ветвистость выше, чем при 4 и 6 растениях на погонном метре. Таким образом, можно сделать вывод, что более крупные корнеплоды больше подвержены дуплистости, чем мелкие, однако те в свою очередь чаще бывают ветвистыми. Вывод: Наибольшая урожайность сахарной свеклы (391 ц/га) формируется при посеве 6 растений на одном погонном метре (85,7 тыс. растений на гектар), но сахаристостью несколько ниже (на 0,4%), чем при 4 растениях на погонном метре. Дальнейшее загущение посева сопровождается снижением урожая (с 391 до 270 ц/га) и сахаристости (с 16,4 до 14,4%), а также ухудшением технологических качеств корнеплодов. Здесь получено меньше ветвистых корнеплодов, однако уровень дуплистости довольно ВЫСОК 3.3 Формирование урожая при разной ширине междурядий
Особенности роста и развития растений В опыте с разной шириной междурядий продолжительность всех межфазных периодов в течение одного года исследований была одинаковой, но период «смыкание листьев в междурядиях» в вариантах 60 и 70 см обычно наступал позже, чем в варианте с более узким междурядием (таблица 19). Если сравнивать наступление фаз развития по годам, то отчетливо прослеживается зависимость от погодных условий периода вегетации. Так, теплая погода и достаточное количество влаги в 1999 и 2000 годах способствовали более раннему наступлению таких фаз, как «всходы» и «первая пара настоящих листьев». В 2002 г. к моменту посева почва не совсем прогрелась и массовые всходы растений были получены только на тринадцатый день, когда установилась теплая погода и температура в дневные часы поднималась до 18 - 26С. Затянулось наступление и других фаз развития растений.
Экологическая пластичность сортов
В течение четырех лет с 1999 по 2002 гг. нами проводились исследования экологической пластичности сортов в условиях двух зон Курганской области. По климатическим условиям сортоучастки отличаются как по температуре, так и по осадкам (ГТК в среднем за годы исследований на Курганском ГСУ 1,0-1,6, наКатайском 1,1-2,8).
Изучению подвергались сорта Рамонская односемянная - 47 стандарт, ЛБМС - 1, БЛМС - 3 и ХМ - 5298.
Коэффициент стабильности показывает отзывчивость сорта на изменение условий внешней среды, чем выше величина данного показателя, тем сильнее изменяется продуктивность сорта при смене условий произрастания. Варианса стабильности характеризует степень отклонения продуктивности сорта за конкретный год от средней продуктивности за годы испытания. Чем меньше числовое значение данного показателя, тем стабильнее сорт. При характеристике сорта учитываются оба параметра [56, 91]. Сорт считают пластичным, если коэффициент пластичности меньше или близок к нулю. Стабильным сорт является, когда варианса стабильности равна или близка к нулю.
На Курганском ГСУ самую высокую отзывчивость на изменение условий произрастания по урожайности показал сорт БЛМС - 3 (bi = 1,59) (таблица 36).
Этот сорт имеет лучшие результаты в благоприятных условиях. Наиболее пластичным по урожайности был сорт Рамонская - 47 (bi = 0,53, S d = 28,20), этот сорт имеет лучшие результаты в неблагоприятных условиях. Урожайность растений этого сорта наименее подвергается изменениям в зависимости от погодных условий года. Эти результаты подтвердились и в процессе испытаний сортов на Катайском ГСУ (таблица 37).
Самую высокую отзывчивость на изменение условий внешней среды по урожайности также показал сорт БЛМС - 3 (bi =1,21). Наибольшую пластичность по урожайности проявил сорт Рамонская - 47 (bi = 0,69). Таким образом, по результатам испытания можно сделать вывод что сорт БЛМС-3 очень отзывчив на условия внешней среды. В свою очередь сорт Рамонская односемянная - 47 на обоих участках менее подвержен влиянию климатических условий.
Выводы: Результаты исследований сортов сахарной свеклы в природно-климатических условиях Курганской области неоднозначны. По урожайности и сахаристости корнеплодов наиболее продуктивными являются сорта ХМ-5298 и ЛБМС-1. Однако они являются отзывчивыми на изменения климатических условий и в неблагоприятные годы нестабильны. Менее урожайным, но более стабильным в любых условиях внешней среды является сорт Рамонская односемянная 47,
По технологическим параметрам отмечаем, что наибольший выход сахара с 1 га позволяет получать сорт ЛБМС-1 вследствие высокой урожайности и отличного уровня сахаристости корнеплодов. Зольность корнеплодов этого сорта достаточно велика, однако это лишь незначительно ухудшает конечные технологические результаты.
Сорт БЛМС-3 не рекомендуем возделывать в условиях Курганской области.106
Похожие диссертации на Формирование урожая сахарной свеклы в зависимости от приемов возделывания и сортов
