Введение к работе
Актуальность темы. Производство зерна для обеспечения населения продуктами питания и животноводства концентрированными кормами остается важнейшей задачей сельскохозяйственного производства. Увеличить его производство можно за счёт совершенствования технологии возделывания культур, создания и подбора отзывчивых на приёмы агротехники высокоадаптивных к стрессам сортов, применения приёмов интенсификации. Без знания морфологических и биологических особенностей культуры, сорта, условий, необходимых для роста и развития растений, невозможно получение их наивысшей продуктивности с высокими семенными и технологическими качествами.
Среди зерновых культур, выращиваемых в Западной Сибири озимая рожь и яровой ячмень занимают особое место: высокая продуктивность, гарантированное получение семян, ранний высококачественный зелёный корм для животноводства. Озимая рожь имеет повышенную конкурентную способность за выживание в агроценозах – мощно развитая корневая система с высокой усваивающей способностью, слабое повреждение вредителями, относительная устойчивость к болезням, способность противостоять сорнякам и стрессовым факторам.
В Кузнецкой котловине, несмотря на контрастность ее природно-климатических условий, ячмень является надежной культурой, способной максимально использовать биологический потенциал для формирования устойчивых урожаев. Народно-хозяйственное значение зерна ячменя очень велико: он используется в животноводстве, а также для производства крупы, муки, пива, кофейных напитков.
Учёными установлено, что наибольшей устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам обладают сорта местной селекции (Сурин, 1993). Такие сорта позволяют стабилизировать не только урожайность зерновых культур, но и получить зерно с высокими семенными и технологическими качествами. Потребность сорта в удобрениях, воде и других факторах жизни находится в прямой зависимости от признаков сорта и степени их развития. Так как все признаки генотипа взаимосвязаны между собой, то потребность сорта в норме любого фактора определяется всей совокупностью признаков. Однако среди них есть и такие, от которых практически всецело зависит потребность сорта в том или ином факторе жизни. К основным признакам сорта, которые тесно связаны с тем или иным агроприемом, относятся: продолжительность вегетационного периода, высота растений, кустистость, облиственность, интенсивность роста и развития, использование и вынос питательных веществ, устойчивость к полеганию. Чем больше сорта отличаются по степени их развития того или иного признака, тем заметнее их различия в агротехнике. Поэтому при создании новых сортов, разработка технологических приёмов их выращивания для конкретных почвенно-климатических условий имеет актуальное значение.
Для разработки технологических приёмов выращивания озимой ржи и ярового ячменя необходимо изучение закономерностей индивидуального их развития, изменчивости основных хозяйственно-ценных признаков под влиянием сортовых особенностей, природно-климатических условий, уровня минерального питания и их взаимодействия в конкретных экологических условиях
Цель и задачи исследований. Цель исследований - разработать технологические приёмы возделывания озимой ржи и ярового ячменя с учётом влияния почвенно-климатических факторов лесостепи Кузнецкой котловины, обеспечивающие урожайность озимой ржи до 5,0 т/га, ярового ячменя 4,0 – 6,5 т/га.
Для достижения этой цели на изучение были поставлены следующие задачи:
- установить взаимосвязь гидротермического режима на этапах органогенеза с урожайностью зерна озимой ржи и его качеством;
- определить ведущие элементы продуктивности озимой ржи, установить зависимость между ними, степень их изменчивости;
- выявить влияние ретардантов на урожайность и качество зерна при их применении в период вегетации озимой ржи;
- изучить морфологические и биологические особенности перспективных сортов ячменя, выявить ведущие элементы структуры урожая, установить долю их влияния при её формировании.
- установить оптимальные сроки уборки ярового ячменя для получения зерна с высоким качеством семян, пивоваренными и крупяными свойствами;
- определить зависимость технологических и семенных качеств зерна ячменя от уровня минерального питания;
- изучить потенциальные возможности перспективных сортов ячменя;
- дать биоэнергетическую и экономическую оценки технологических приёмов выращивания озимой ржи и ярового ячменя;
Научная новизна. Впервые в условиях лесостепи Кузнецкой котловины отработаны технологические приёмы возделывания озимой ржи с учётом закономерностей развития под влиянием природно-климатических условий, установлена взаимосвязь между урожайностью и гидротермическим режимом на этапах органогенеза, определён наиболее вариабельный элемент продуктивности. Выявлено влияние ретардантов как физиологически активных веществ, не только на рост растений, но и на формирование элементов структуры урожая и качество зерна. Определены оптимальные параметры суммы активных температур в период налива зерна (колошение-восковая спелость) озимой ржи для получения семян с высокими посевными качествами.
На основе изучения морфологических, биологических особенностей растений ячменя установлены оптимальные сроки посева, нормы высева, срок уборки для новых сортов при их возделывании в лесостепи Кузнецкой котловины. Выявлено влияние степени развития зародышевых корней на нарастание биомассы ячменя, озернённость колоса и урожайность.
Установлено, что количество продуктивных стеблей, сохранившихся к уборке, является основным элементом продуктивности, формирующим урожайность ячменя. Определено влияние метереологических условий и технологических приёмов выращивания на продуктивность ярового ячменя.
Установлено преимущество многорядных ячменей перед двурядными по засухоустойчивости, стрессоустойчивости и продуктивности. Доказано, что сорта ярового ячменя имеют высокую потенциальную продуктивность как на среднем уровне минерального питания (сорт Пётр – 7,44 т/га), так и при интенсификации технологических приёмов выращивания в условиях лесостепи Кузнецкой котловины (сорт Никита – 9,59 т/га).
В связи с потребностью перерабатывающей промышленности в сырье местного производства выявлены сорта ячменя, имеющие высокие пивоваренные и крупяные свойства, отработаны технологические приёмы их выращивания.
Защищаемые положения:
- Количество продуктивных стеблей в условиях лесостепи Кузнецкой котловины, сформировавшиеся в осенний период на втором этапе органогенеза являются основным элементом продуктивности, который нужно регулировать технологическими приёмами возделывания, что обеспечивает урожайность озимой ржи до 5,0 т/га;
- Регуляторы роста растений (ТУР и Кампозан) являются средством управления процессами образования элементов структуры урожая, они усиливают или ослабляют влияние погодных условий на качество зерна озимой ржи, снижают высоту растений и их биомассу;
- Ведущую роль в формировании урожайности ярового ячменя в лесостепи Кузнецкой котловины определяет количество продуктивных стеблей, сохранившихся к уборке, существенный вклад при этом вносит первичная корневая система, полевая всхожесть, биомасса растений на единице площади в фазу колошения;
- Максимальное использование потенциальных возможностей сортов ярового ячменя в зоне лесостепи обеспечивается при ранних сроках посева, оптимальной норме высева для каждого сорта и фоне минерального питания, сроках уборки;
- Сорта многорядного ячменя являются существенным резервом в увеличении производства зерна фуражных культур в Кемеровской области;
Практическая значимость и реализация результатов исследований
Внедрение технологических приёмов возделывания позволяет расширить посевы озимой ржи, увеличить урожайность зерна до 4,36 – 4,46 т/га, при низкой себестоимости зерна – 1634 руб. и высокой рентабельности - 243%.
Разработанные технологические приёмы возделывания способствуют увеличению урожайности ярового ячменя: сорта Симон на 0,38 – 1,04 т/га снижении себестоимости на 15,2 – 36,2%, при рентабельности 188 – 258%, сорта Пётр на 0,47 – 1,18 т /га, снижении себестоимости на 17,2 – 39,5%, что обеспечивает рентабельность 263 – 311%.
Сорт многорядного ячменя Кузнецкий позволит увеличить производство зерна фуражных культур в Кузнецкой котловине за счёт дополнительной продукции 1,3 – 1,63 т/га, при чистой прибыли 9401 – 12078 руб/га и низкой себестоимости зерна - 1305 – 1444 руб/т, рентабельности – 238%.
Разработаны модели сортов ярового ячменя, предлагаются практические рекомендации по оценке селекционного материала на ранних этапах селекционного процесса.
Внедрение результатов исследований проводилось в хозяйствах Кемеровской области Новокузнецкого, Юргинского, Яйского, Кемеровского, Промышленовского, Прокопьевского районов в 2003 – 2007 г.г. на площади 620 га по яровому ячменю, по озимой ржи 1990 - 1991г.г., 2006 – 2007 гг. на площади 350 га. В результате внедрения технологических приёмов выращивания по сортам ярового ячменя Лука, Симон, Никита, Кузнецкий (селекции Кемеровского НИИСХ) получена урожайность от 3,0 до 5,4 т/га, что превышает на 0,4 – 1,0 т/га в сравнении с существующими технологиями. Чистый доход при производстве оригинальных семян составил 4800 – 10000 руб/га, рентабельность 138,5 – 174,2 %. При внедрении технологических приёмов выращивания озимой ржи Тетра-короткая урожайность увеличилась на 0,3 – 0,7 т/га, чистый доход составил 2700 – 6300 руб/га, рентабельность 111 – 127%.
Результаты исследований нашли отражение в рекомендациях: « Возделывание ячменя в лесостепи Кемеровской области» (Кемерово, 1998), « Возделывание ярового ячменя на пивоваренные цели в лесостепи Кемеровской области» (Кемерово, 2000), монографии «Формирование продуктивности, технологических и семенных качеств у озимой ржи и ярового ячменя в лесостепи Кузнецкой котловины» (Новосибирск, 2005).
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на заседаниях научно- методического и учёного советов Кемеровского НИИСХ (1989 – 2006), областных и районных агрономических конференциях (1990 – 2006), на научно- методической конференции по растениеводству и селекции, биотехнологии и семеноводству, посвящённой 170 – летию опытного дела (Омск, 1998), на региональных научно- практических конференциях « Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика» (Кемерово, 2002, 2003, 2004), «Тенденции и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири» (Кемерово, 2005, 2006), на III Международной научно- практической конференции «Пища, экология, качество» (Новосибирск, 2003), на VI Международной научно-практической конференции «Наука и инновации агропромышленного комплекса» (Кемерово, 2007 г.), на научно-практической конференции «Адаптивные системы селекции и семеноводства» (г. Колпашево, 2007 г.).
По данным материалам диссертации опубликовано 43 печатные работы общим объёмом 32,1 печатных листов, семь работ в ведущих рецензируемых научных журналах. Общее количество печатных работ 62 , общим объёмом 37,6 печатных листов.
Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 361 странице и состоит из введения, шести глав, выводов и предложений для производства, содержит 82 таблицы, 23 рисунка, 37 приложений. Библиографический список включает 316 источников, в том числе 45 на иностранных языках.
Экспериментальная часть проведена в 1986 – 2006 г.г. в ГНУ Кемеровском НИИСХ Россельхозакадемии на основании тематического плана научно-исследовательских работ в соответствии с заданиями СО Россельхозакадемии: 051.03/ 03.03.03.01 Т, 01.03.(01.05.) Р, 09.01.Т.1., 06.05. (10 Р), 08.05. (05.Т1.), 04.02. Р2-8.
