Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние изученности вопроса ...7
1.1. Биологические особенности свеклы столовой в условиях Тюменской области 7
1.2. Повышение посевных качеств семян овощных культур 10
1.3. Глубина посева и нормы высева семян свеклы столовой 17
2. Программа и методика исследований 26
2.1. Климатические и почвенные условия Тюменской области 26
2.2. Объекты, место и условия проведения исследований 31
2.3. Схемы опытов и методика экспериментальных исследований 37
Экспериментальная часть 42
3. Повышение посевных и урожайных качеств семян свеклы столовой 42
3.1. Рост, развитие растений и урожайность свеклы столовой при намачивании семян стимуляторами роста 42
3.2. Влияние высушивания намоченных и проросших семян на посевные качества и урожайность свеклы столовой 54
4. Посев семян свеклы столовой 66
4.1. Полевая всхожесть семян и продуктивность растений свеклы столовой при различной глубине посева 66
4.2. Густота стояния растений и урожайность свеклы столовой в зависимости от нормы высева семян 73
5. Энергетическая и экономическая эффективность возделывания свеклы столовой в тюменской области 83
5.1. Внедрение научных разработок в производство 83
5.2 Энергетическая оценка технологии возделывания свеклы столовой 86
5.3. Экономическая эффективность разработок по возделыванию свеклы столовой 91
Выводы 96
Рекомендации производству 98
Список литературы 99
Приложение 114
- Биологические особенности свеклы столовой в условиях Тюменской области
- Объекты, место и условия проведения исследований
- Рост, развитие растений и урожайность свеклы столовой при намачивании семян стимуляторами роста
- Внедрение научных разработок в производство
Введение к работе
Общая тенденция развития мирового сельского хозяйства показывает, что производство овощей возрастает. Ежегодные валовые сборы за последние 10 лет (1989-2000 гг.) увеличились с 468,5 до 669,1 млн.т.
Валовый сбор овощей в 2001 г. составил 13,3 млн.т., потребление на душу населения 98 кг при норме 119 кг.
Россия занимает 9 место среди государств, производящих наибольшие объемы. Валовые сборы овощей достигли в 2001г. 13,3 млн.т. Посевная площадь составила в 2002 г. 826 тыс. га, урожайность - 14,2 т/га. Потребление овощей в 2000 г. составило 86 кг на человека в год или 72% нормы, рекомендуемой институтом питания (119 кг).
В последние годы резко повысился удельный вес личных подсобных хозяйств: по посевным площадям он составил в 2001г. 79,7%, по валовому сбору - 79,9% (Г.С. Обухова, 1998; Ю.И. Агирбаев. 2000; А.А. Дятликович и др.,2000; B.C. Желабаев, СВ. Смирнов, 2000; С.С. Литвинов, 2003).
Свекла столовая - ценная овощная культура. В древней Греции и Риме использовали в основном как лекарственное растение.
Корнеплоды содержат 8 - 11% сахара, в заметных количествах яблочная и лимонную кислоты. Из азотсодержащих веществ много бетаина и холина. Содержатся витамины В і, Вг, Р, РР, С, пантотеновая и фолиевая кислоты, биотин, минеральные вещества, соли калия, кальция, фосфора.
Употребляется в вареном и переработанном виде. Листья молодой свеклы - прекрасный продукт для супов. Она улучшает пищеварение и усвоение пищи, ее включают в диету при малокровии и диабете. Сок пьют при заболевании печени и для профилактики в период старения.
Почвенно-климатические условия юга Тюменской области позволяет получать высокие урожаи. В ООО агрофирме КРиММ урожайность свеклы на площади 30 га составила 30,6 т/га.
Основное внимание в последнее время уделяется разработке технологии возделывания свеклы столовой, поиску путей повышения продуктивности растений. Это возможно при использовании посевного материала с высокими показателями всхожести, силы роста растений, устойчивости к болезням (В.Д. Мухин, В.Г. Медведев, М. Борас, 1976; В.Д. Мухин, 1971, 1975, 1977, 1979, 1983; В.Д. Мухин, В.Г. Медведев, 1981; А. Комара, 1989).
В связи с этим большое теоретическое и практическое значение имеет разработка приемов предпосевной подготовки семян, изучение глубины посева и нормы высева при выращивании свеклы столовой в условиях континентального климата юга Тюменской области.
Цель и задачи исследований. В условиях Тюменской области приемы предпосевной подготовки семян и посева свеклы столовой изучены не достаточно. В связи с этим целью наших исследований являлась разработка элементов технологии возделывания свеклы столовой, обеспечивающих получение высоких урожаев.
В задачи исследований входило:
1. Установить перспективные стимуляторы роста для намачивания семян свеклы столовой.
2. Изучить действие высушивания намоченных и проросших семян на изменение их посевных качеств.
3. Определить влияние глубины посева на полевую всхожесть семян и продуктивность растений свеклы столовой.
4. Установить норму высева, обеспечивающую оптимальную густоту стояния растений свеклы столовой.
Научная новизна. Впервые для условий юга Тюменской области установлены:
1. Перспективные стимуляторы роста для обработки семян свеклы столовой с целью повышения их посевных качеств, усиления темпов роста и увеличения продуктивности растений.
Зависимость полевой всхожести от глубины посева семян.
2. Способ определения нормы высева семян с учетом хозяйственной годности, полевой всхожести и самоизреживания посевов в период вегетации.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Изменение посевных качеств семян и продуктивности растений свеклы столовой при намачивании в растворах стимуляторов роста.
2. Зависимость урожайности свеклы столовой от посевных качеств семян, полевой всхожести, самоизреживания всходов в период вегетации и густоты стояния растений перед уборкой.
3. Энергетическая и экономическая оценка агротехнических приемов возделывания свеклы столовой в условиях Тюменской области.
Данные работы выполнены в 2001 - 2004 гг. на кафедре овощеводства и защиты растений Тюменской государственной сельскохозяйственной академии.
Автор приносит высокую благодарность доктору с.-х. наук Г.А. Кунавину, кандидату с.-х. наук Л.В. Лящевой, Г.Д. Притчиной, Л.И. Мерзлякову за консультации, ценные замечания и предложения в период работы и подготовки диссертации.
Биологические особенности свеклы столовой в условиях Тюменской области
Свекла столовая (Beta vulgarus L.) двулетнее растение семейства маревых (Chenopodiaceae), центр происхождения Иран, Индия, Египет, Закавказье, Крым.
Холодостойкое растение. Семена прорастают при температуре около 5 С, однако появление всходов при этом затягивается до трех недель. При температуре 10 С они появляются через 10 дней, при 15 С - через 5 — 6 дней, а при 20 - 25 С через 3-4 дня. Оптимальная температура для роста и развития свеклы столовой 15 - 20 С (Н.И, Ермакова и др., 1999; Е.П. Киселев, 2000).
Всходы повреждаются заморозками в - 3 - 4 С, листья взрослых растений переносят кратковременные заморозки до - 5 - 6 С, а выкопанные из земли корнеплоды повреждаются при — 2 С и делаются непригодными для зимнего хранения.
Процессы, связанные с дифференциацией почек у столовой свеклы завершаются в фазе семядолей. С этим связано образование большого количества цветухи при раннем посеве в затяжную холодную весну. ( Г.Е. Винник, 1992). В условиях Западной Сибири оптимальный срок посева семян свеклы столовой 10 -15 мая, когда почва на глубине 5 - 6 см прогреется до 8 - 10 С. В условиях подтаежной зоны Тюменской области оптимальный срок посева является период 8 — 10 мая, который следует корректировать с учетом погодных условий. Посев в рекомендуемые сроки снижает количество цветущих растений, повышает урожайность и увеличивает выход стандартных корнеплодов. (А.В. Быков, 1998; Г.А. Кунавин, 2001).
Для свеклы столовой от посева до технической спелости необходима сумма биологических температур 1450 С. Тюменская область в достаточной степени обеспечена теплом. Сумма температур выше 10 С составляет 1605 - 2030 С в зависимости от климатических условий. Температурный режим достаточно удовлетворительный.
Свекла столовая - растение длинного дня. При затенении и загущенных посевах она резко снижает урожайность. Особенно требовательны к интенсивности освещения всходы. Поэтому уничтожение сорных растений и своевременное прореживание - одно из наиболее важных условий получения высокого урожая.
При недостатке света пластинка листа уменьшается, а длина черешка увеличивается.
Роль света при выращивании свеклы столовой, особенно велика. Потенциально возможный по ресурсам климата урожай в условиях достаточного увлажнения определяется количеством поступающей энергии солнечной радиации, коэффициентом ее использования растениями и продолжительностью периода вегетации. Положительный фактор потенциальной продуктивности климата Тюменской области - обилие приходящей энергии солнечной радиации.
Большая продолжительность солнечного сияния 1748 - 2210 часов обеспечивает экономически выгодный период возделывания овощных культур в открытом грунте с мая по сентябрь.
Свекла столовая относительно засухоустойчивое растение. Однако в период прорастания семян, укоренения всходов и при нарастании листьев требуется высокая влажность почвы в пределах 60 - 75% НВ. При недостатке влаги мякоть корнеплода грубеет, листья измельчаются и преждевременно засыхают. При избытке влаги корнеплоды достигают в диаметре 14 — 16 см, но внутри образуются пустоты. Такая свекла к хранению непригодна.
Как отмечает А.П. Кочетков, Д.К. Федченко (1978) в условиях Северного Зауралья влажность темно-серой лесной почвы не отпускается ниже 70% НВ. Только в первой декаде сентября снижается до 60% НВ. Это говорит о возможности выращивания без орошения. Столовая свекла имеет хорошо развитую корневую систему, распространяющуюся на глубину до 2 м и в ширину до 1,5 м. Растения устойчивы к повышенной концентрации солей в почвенном растворе (до 2,5 - 3%), но очень чувствительны к реакции среды и не выносят как кислых ( с рН меньше 5,5), так и щелочных (с рН больше 8 ) почв. На таких почвах свекла после появления всходов прекращает рост. Растения становятся карликовыми, имеют угнетенный вид, красновато-фиолетовые мелкие листья, стандартных корнеплодов не образуется. Наиболее благоприятная реакция среды для свеклы столовой при рН 6 -7.
По требовательности к почвенному питанию свекла столовая занимает одно из первых мест среди овощных культур. На формирование 10 т. товарной продукции потребляет 40 кг азота 16 кг фосфора, 65 кг калия. Поэтому для получения высоких урожаев этой культуры (40 - 50 т/га) даже на относительно богатых почвах нельзя обойтись без внесения удобрений.
Свекла столовая предпочитает хлорсодержащие калийные туки. С урожаем 20-30 т/га она может выносить до 2 - 3 ц хлора. В отличии от других культур положительно реагирует на внесение калийных удобрений, содержащих в своем составе натрий.
Н.Ф. Коняев (1975, 1978) рекомендует вносить под свеклу столовую N120P130K250 действующего вещества на 1 га. При таких высоких дозах подкормки нецелесообразны. Но рекомендуемые дозы эффективны лишь на орошаемых участках при оптимальной густоте и сроках посева.
Объекты, место и условия проведения исследований
Исследования проводились на свекле столовой сорта Бордо 237. Районирован в Тюменской области в 1943 году. Вегетационный период ( от всходов до уборки) составляет 74 - 83 дня, масса товарного корнеплода 152 -261 г, выход товарных корнеплодов - 59,4 - 69,7%, урожайность составляет 29,0 - 30,7 т/га. Занимает основные посевные площади вследствие высокой урожайности. По вкусовым качествам не уступает Браво, Детройт, Хавская и другим испытанным сортам (Итоги испытания на госсортоучастках Тюменской области, 2000,2001)
В наших опытах использовали семена свеклы столовой сорта Бордо 237 урожая 2000 года, приобретенные в Сибирском научно-исследовательском институте растениеводства и селекции (г. Новосибирск). Лабораторная всхожесть семян 82%, сортовая чистота- 96%, масса 1000 шт. - 12,5 г. Относятся ко второй категории первого класса.
К материалам исследований относится:
Гумат натрия М - 95. Экологически чистый стимулятор роста, полученный из торфа. Содержит комплексные соединения гуминовых кислот 12/л , рН - 8,0 - 10,0. Ускоряет созревание, повышает урожайность, снижает содержание нитратов. Не токсичен, не концерогенен, не накапливается в растениях. Получен на кафедре химии Тюменской государственной сельскохозяйственной академии профессором И.Д. Комисаровым совместно с сотрудниками.
Гибберсиб. 50%-ный растворимый порошок. Действующее вещество натриевые соли гиберлиновой кислоты. Способствует прорастанию семян, стимулирует рост и развитие растений, ускоряет созревание, увеличивает урожайность, уменьшает содержание нитратов. Получен в институте цитологии и генетики (Новосибирск). Изготовляет Бердский химический завод Новосибирской области (Т.Н. Унанянс, 1972; Д.А. Коренькова, 1982; П.И.Ансюк, 1990).
Гетероауксин. СюНЮг - бета-индолилуксусная кислота. Вещество высокой физиологической активности, образуется в растениях в ничтожно малых количествах и влияет на их ростовые процессы. Повышает посевные качества семян, ускоряет рост корней. Получен синтетически.
Янтарная кислота. НООС (СНЬ)гСООН. Выпускается в виде прозрачных бесцветных кристаллов. Применяется для обработки семян перед посевом. Ускоряет созревание, повышает урожайность, снижает содержание нитратов. На обработку 1 ц семян расходуется 0,6 г янтарной кислоты.
Перекись водорода. Прозрачная жидкость без цвета и запаха, плотность при 0С — 1,47 г/см3. С водой смешивается в различных соотношениях, образуя кристаллогидрат КЬОг 2НЮ. Следы ее содержатся в атмосферных осадках. Небольшие концентрации перекиси водорода оказывают более благоприятное влияние на прорастание, чем растительные гормоны. В связи с проблемами загрязнения окружающей среды отходами химического производства перекись водорода приобретает особое значение как вещество, не образующее токсичных продуктов.
Исследования проводились на опытном поле Тюменской государственной сельскохозяйственной академии в 2001 - 2003 гг.
В годы проведения исследований по данным Тюменского областного центра гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды, метеорологические условия значительно отличались (рис. 1, 2, приложение 1).
Низкие температуры воздуха ниже среднемноголетних отмечались в июне 2001г- 14,4С, 2002 г- 14,4С, в июле 2001г. - 16,2С, в августе 2002г. - 13,ГС. Недостаточное количество осадков установлено в июле 2001г. - 43 мм, в сентябре 2002г. - 45 мм, в мае 2003г. - 32 мм, в августе 40 мм, в сентябре - 27 мм. По температуре и влажности наиболее благоприятные условия отмечались в 2001, 2003 годы.
Рост, развитие растений и урожайность свеклы столовой при намачивании семян стимуляторами роста
Урожайность и питательные достоинства свеклы во многом зависят от качества семян и способов их предпосевной подготовки. В производстве применяются различные способы обработки посевного материала, многие из которых ускоряют прорастание, повышают полевую всхожесть, устойчивость растений к неблагоприятным условиям внешней среды, положительно сказывается на темпах роста и развития растений. Чем короче период посев - всходы, тем меньше вероятность поражения семян и проростков патогенной микрофлорой, тем выше темпы роста проростков и полноценнее всходы.
Семена свеклы с различной степенью их вызреваемости, а значит и способностью к прорастанию, дают всходы неравномерные, что приводит к разноярусности растений, неодновременности прохождения фенологических фаз и, в конечном итоге, дают урожай с большим процентом нестандартной продукции.
Намачивание - давно известный и распространенный прием, способствующий получению более ранних и дружных всходов, чем при посеве сухими семенами (В .И. Эделыытейн, 1962; В. Д. Мухин, 1975,1979,1985).
В наших опытах намачивание семян растворами стимуляторов роста 24 часа положительно сказалось на их посевных качествах (таб. 2).
От намачивания семян водой посевные качества не повышались по сравнению с сухими семенами при принятом 5%-ном уровне значимости. Барботирование повысило энергию прорастания на 7%, лабораторную всхожесть - на 6%, полевую на 6%, поглощение воды семенами - на 13%, интенсивность дыхания - на 0,07 мг СОг в час, массу 100 шт. всходов - на 0,78 г. Намачивание семян 0,001%-ным раствором гумата натрия, 0,01%-ным гибберсиба, 0,05%-ным гетероауксина повысило эти показатели на 8 - 10%, 7 - 9%, 7 - 10%, 16 - 25%, 0,10 - 0,25 мг СОг в час, 1,14 - 2,21 г. В оптимальных вариантах, где проводилось намачивание семян 0,002%-ным раствором янтарной кислоты, 0,4%-ным перекиси водорода эти показатели повысились соответственно на 10 -12%, 11- 13%, 32 - 43%, 0,27 - 0,32 мг СОг в час, 2,62-3,11 г. Ростковость свеклы столовой по вариантам опыта имела близкие показатели и составила 1,3 — 1,5.
Повышение посевных качеств в дальнейшем положительно сказалось на прорастании семян. При выращивании из сухих семян в фазу всходов сырая масса 100 шт. растений составила 8,51 г, корней - 6,81 г. Содержание сухого вещества соответственно 16,20%, 9,32% (табл. 3). 45 0,49 - 0,64% соответственно. Длина главного корня одного растения повысилась на 7,1 - 8,6 см, количество боковых корней - на 6 - 8 шт., их длина-на 11,5- 13,5 см.
Повышение посевных качеств семян положительно сказалось на темпах развития растений. На делянках, где проводился посев сухими семенами, всходы появились через 12 суток, образование корнеплода наступило через 42, техническая спелость через 106 суток после посева (табл. 4, приложение 2).
Намачивание семян водой ускорило прохождение отдельных фенофаз на 2 - 4 суток, барботирование - на 3 - 6 суток, намачивание растворами стимуляторов роста - на 3 - 8 суток. Особенно эффективным приемом является намачивание семян 0,002%-ным раствором янтарной кислоты, 0,4%-ным перекиси водорода. Стимуляция прорастания семян положительно сказалась на темпах роста. Растения, выращенные из семян, намоченные растворами стимуляторов роста в течение всего вегетационного периода по биометрическим показателям превосходили растения из сухих семян (рис. 3, 4, табл. 5).
В среднем за 3 года по вариантам опыта в фазу образования корнеплодов количество листьев составило 6,2 - 7,1 шт., длина наибольшего листа - 18,2 - 23,5 см, площадь листьев - 185,6 - 238,1 см2, масса листьев -27,4 - 34,8 г, диаметр корнеплода - 1,1 - 1,6 см, масса корнеплода - 6,32 -8,09 г. В фазу пучковой спелости эти показатели составили 9,6 - 10,7 шт., 29.8 - 37,2 см, 460,3 - 601,4 см2, 51,6 - 63,1 г, 2,1 - 3,1 см, 38,6 - 48,1 г; в фазу технической спелости - 12,0 - 13,0 шт., 42,4 - 52,0 см, 830,3 - 974,6 см2, 86.0 - 100,8 г, 5,2 - 6,2 см, 170,2 - 200,2 г; в период уборки - 12,2 - 13,0 шт., 45.0 - 53,8 см, 896,6 - 1062 см2, 102,3 - 118,7 г, 6,0 - 7,3 см, 201,4 - 230,4 г. Наиболее высокие биометрические показатели установлены при выращивании растений из семян, намоченных 24 часа 0,002%-ным раствором янтарной кислоты, 0,4%-ным перекиси водорода.
Внедрение научных разработок в производство
В 2004 году на площади 10 га проводилась производственная проверка нормы высева 700 тыс. шт./га всхожих семян. С учетом массы 1000 шт. семян 11,6 г и лабораторной всхожести высевалось 9,4 кг/га.
Посев семян проводили 17 мая, с междурядьями 50 + 20 см. Корнеплоды убирали 21 сентября.
Семена перед посевом намачивали 0,4%-ным раствором перекиси водорода. Полевая всхожесть составила 79%.
В варианте, где применялась нормы высева 900 тыс. шт./га всхожих семян густота стояния растений в фазу массовых всходов составила 711 тыс. шт./га технической спелости - 552 тыс. шт./га. При норме высева 700 тыс.шт./га соответственно 553 тыс.шт./га, 425 тыс.шт./га.
При норме высева 900 тыс.шт./га всходы появились через 14 суток, пучковая спелость наступила через 62, техническая - через 101 суток после посева. При снижении нормы высева до 700 тыс.шт./га всхожих семян пучковая спелость наступила раньше на 5 дней, техническая спелость - на 7 дней.
Урожайность свеклы при норме высева 900 тыс. шт./га всхожих семян составила 40,3 т/га, выход товарной продукции - 81,5%, масса корнеплода - 212,4 г. Снижение нормы высева до 700 тыс. шт./га увеличивает эти показатели на 6,1 т/га, 7%, 65 г. (приложение 9)
Снижение нормы высева повышает показатели экономической эффективности выращивания свеклы столовой. При норме высева 900 тыс.шт./га всхожих семян выручка от реализации продукции составила 120900 руб./га, затраты 47649 руб./га, прибыль 73251 руб./га, себестоимость 1 т корнеплодов 1182 руб., уровень рентабельности 153,7%. При норме высева 700 тыс.шт./га эти показатели составили 139200 руб./га, 51153 руб./га, 88047 руб./га, 1179 руб., 172,1%.
Современный уровень и перспективы развития овощеводства предопределены возрастающей ролью получения и эффективного использования энергоресурсов. Энергетические условия постоянно меняются, их изменения позволяют дать оценку технологий производства овощей на современном этапе и наметить пути развития энергосберегающих технологий.
Затраты невосстанавливаемой энергии на производство единицы продукции постоянно возрастают. Так, на 100 Дж продукции растениеводства в 1928г. затрачивалось 48 Дж совокупной энергии, в 1950г -57 Дж, в 1960г - 70 Дж и в1996г -91 Дж. Это может привести к тому, что сельское хозяйство станет потребителем энергии, функционирующим за счет не восполняемых источников, запасы которых уменьшаются (СМ. Сирота, М.А. Беляков, 2002).
Овощи являются диетическим, вкусовым и лечебным продуктом. Содержание энергии в них невысокое, а энергетические затраты на выращивание, уборку в среднем в 2,8 раза превышают совокупные энергозатраты на производство озимых пшеницы и ржи, в 6,6 раз — на производство яровых пшеницы и ячменя, в 3,3 раза - кукурузы. Поэтому при выращивании овощных культур коэффициент энергетической эффективности иногда меньше единицы (А.С. Болотских, Н.Н. Довгаль, 1999).
Энерго — и ресурсосбережение предполагает снижение затрат не только и не столько на единицу площади посева, сколько на единицу получаемой продукции.
В наших опытах намачивание семян свеклы 0,002%-ным раствором янтарной кислоты, 0,4 %- ным перекиси водорода при незначительных затратах энергии 172 МДж/га увеличивает урожайность на 22,6-23,6% (8,3-8,7 т/га).
При содержании энергии в 1 кг сухого вещества 13,5 МДж энергия, накопленная в урожае по вариантам опыта составила 84955 МДж/га (табл. 31).
Коэффициент энергетической эффективности при выращивании корнеплодов из сухих семян составил 0,94, барботированных - 1,07, намоченных 0,002%-ным раствором янтарной кислоты и 0,4%-ным перекиси водорода - 1,20-1,22.
В урожайности сухой биомассы растений корнеплоды составляют 44,2%. Энергия, накопленная сухой биомассой достигает 251552. Коэффициент энергетической эффективности при выращивании сухой биомассы составляет 2,26 - 2,76. Полученные данные позволяют на основании коэффициента энергетической эффективности корнеплодов рассчитывать коэффициент биомассы растений.
