Содержание к диссертации
Введение
1. Культура чечевицы (обзор литературы) 5
1.1. Зернобобовые культуры и их роль в формировании адаптивной системы сельскохозяйственного природопользования 5
1.2. История культуры чечевицы, систематика и районы возделывания 19
1.3. Морфобиологические особенности чечевицы обыкновенной 22
1.4. Влияние агротехнических приемов на формирование семенной продуктивности в посевах чечевицы 29
1.5. Химический состав и питательная ценность чечевицы 36
2. Условия, материал и методика проведения исследований 42
2.1. Почвенно-климатические условия проведения исследований 42
2.2. Объекты исследования 46
2.3. Методы эксперимента 47
3. Формирование продуктивности чечевицы в условиях Орловской области ...49
3.1. Влияние метеорологических условий на рост, развитие и структуру урожая чечевицы 49
3.2. Испытание сортов и перспективных линий по урожайности семян 53
4. Особенности формирования продуктивности чечевицы в зависимости от агротехнических приемов 60
4.1. Биологические особенности роста, развития и формирования продукционного процесса чечевицы в зависимости от сроков сева 60
4.2. Нормы высева, сроки и способы уборки 75
Система основной и предпосевной обработки почвы 89
4.3. Борьба с сорняками в посевах чечевицы 91
4.4. Экономическая эффективность применения гербицида Пивот на посевах чечевицы 94
5. Характеристика пищевой ценности сортов и линий чечевицы 96
Выводы 101
Рекомендации производству 103
Список использованной литературы 104
Приложение
- Зернобобовые культуры и их роль в формировании адаптивной системы сельскохозяйственного природопользования
- Почвенно-климатические условия проведения исследований
- Влияние метеорологических условий на рост, развитие и структуру урожая чечевицы
- Биологические особенности роста, развития и формирования продукционного процесса чечевицы в зависимости от сроков сева
Введение к работе
Актуальность темы. Во всех странах мира ощущается дефицит как кормового, так и продовольственного растительного белка, основным источником которого являются зернобобовые культуры, в том числе чечевица обыкновенная, выделяющаяся высоким содержанием белка, отличными вкусовыми качествами и питательностью.
Как и все зернобобовые культуры, чечевица активный азотфиксатор и способна усваивать в симбиозе с клубеньковыми бактериями до 40-90 кг/га экологически безопасного азота, что делает ее хорошим предшественником в севооборотах, а семена - экологически чистым продуктом питания.
Однако чечевица в мировом земледелии не может быть отнесена к культурам массового распространения. В России посевы чечевицы занимают небольшие площади, не превышающие 20-25 тыс. га, урожайность семян низка и нестабильна.
Расширение ареала возделывания чечевицы в первую очередь зависит от внедрения в производство новых высокопродуктивных сортов, приспособленных к конкретным почвенно-климатическим условиям и совершенствования зональных технологий возделывания. Настоящая работа посвящена изучению указанных вопросов, что обуславливает ее актуальность.
Цель и задачи исследований. Основная цель проведенных исследований заключалась в изучении продуктивного и адаптивного потенциала перспективных сортов чечевицы, в обосновании и разработке технологических приемов их возделывания.
В задачи исследования входило:
- изучение урожайности семян перспективных сортов и линий чечевицы и их агробиологических особенностей;
- анализ адаптивности и стабильности сортов;
- изучение особенностей роста, развития и динамики фотосинтетической деятельности сортов чечевицы при различных сроках сева;
- определение оптимальных норм высева семян, сроков и способов уборки;
- использование гербицидов в посевах чечевицы;
- оценка пищевых достоинств чечевицы.
Научная новизна исследований. Впервые в условиях лесостепной зоны изучено влияние комплекса агротехнических приемов (сроков, способов посева, норм высева семян, сроков, способов уборки, борьбы с сорняками) на формирование урожая новых сортов чечевицы.
Практическая значимость состоит в том, что для новых сортов чечевицы предложен комплекс агротехнических приемов, способствующий значительному увеличению урожайности семян.
Положения выносимые на защиту:
1. Оценка продуктивного и адаптивного потенциала новых сортов и перспективных линий чечевицы.
2. Комплексные исследования, включающие сравнительную оценку роста и развития растений, фотосинтетическую деятельность, структуру растений, продуктивность семян, использованы для обоснования оптимальных сроков посева чечевицы, норм высева и сроков уборки.
3. Результаты применения до и послевсходовой обработки посевов чечевицы гербицидом Пивот.
4. На основании качественной оценки семян показана перспектива использования новых сортов и линий чечевицы для пищевого использования.
Зернобобовые культуры и их роль в формировании адаптивной системы сельскохозяйственного природопользования
В конце XX столетия стала очевидной необходимость кардинальных изменений в сложившейся практике сельскохозяйственного природопользования. Стройная система адаптивного сельскохозяйственного природопользования изложена в работах А.А. Жученко (1980, 1982, 1983, 1986, 1988, 2001), суть которой представлена в данной главе. Причины смены парадигм в сельском хозяйстве широко известны. В их числе: - «разлад с природой», проявляющийся в том, что именно сельское хозяйство является главным фактором повсеместной эрозии почв, опустынивания, вырубки лесов, загрязнения и разрушения природной среды и т.д.; - экспоненциальный рост затрат исчерпаемых ресурсов на каждую дополнительную единицу сельскохозяйственной продукции (удвоение урожайности требует десятикратного увеличения затрат минеральных удобрений, пестицидов, средств механизации и пр.); - неспособность обеспечить высококачественными продуктами питания постоянно увеличивающееся население Земли (за период 1960-2000 гг. число голодающих возросло с 700 до 1600 млн. человек, т.е. более чем в два раза). Несомненно, что селекция, растениеводство и земледелие имеют к указанному кризису в сельскохозяйственном природопользовании самое непосредственное отношение, и поэтому сложившиеся в XX столетии их системы вряд ли возможно считать адаптивными. В самом деле, главный парадокс в современном сельском хозяйстве состоит в том, что отрасль, базирующаяся на использовании зелеными растениями неисчерпаемых и экологически безопасных ресурсов (растения «питаются» светом), превратилась в ресурсоэнергорасточительную, природоопасную и недостаточную. В чем же конкретно проявляется неадаптивность современной селекции растений, растениеводства и систем земледелия? К числу главных причин по мнению А.А. Жученко (2003) в отношении селекции, следует отнести: - недостаточную приспособленность сортов и гибридов к местным особенностям почвенно-климатических и погодных условий, технологиям возделывания (сортовой агротехнике), а также требованиям рынка, вследствие нарушения принципов агроэкологического макро-мезо- и микрорайонирования сельскохозяйственной территории; - одностороннюю ориентацию на «техногенную» интенсивность сортов и гибридов, способных обеспечить рост урожайности лишь при все возрастающих затратах исчерпаемых ресурсов (минеральных удобрений, мелиорантов, пестицидов, орошении и пр.), что нередко приводит к снижению коэффициентов ресурсной и энергетической эффективности сорта (Крэ, Кээ), непропорциональному росту затрат невосполнимых ресурсов, загрязнению и разрушению природной среды; - одностороннее увеличение потенциальной урожайности сортов и гибридов, реализуемой лишь на 25...30% вследствие недостаточной, а зачастую и снижающейся устойчивости растений к действию абиотических и биотических стрессоров; - слабое внимание к повышению показателей коэффициентов биоконверсии сортов и гибридов, т.е. их способности с наибольшей эффективностью использовать первичные ассимилянты для формирования товарной части урожая (массы зерна, плодов, корнеплодов и пр.), а также его биологически ценных составляющих (крахмала, белка, незаменимых аминокислот, жира, витаминов и пр.); - снижение экологической устойчивости и качества урожая, а также средоулучшающих (почвозащитных, фитосанитарных, дизайно эстетических и др.) и ресурсовосстанавливающих свойств сортов и гидридов растений при достижении ими высокой потенциальной урожайности; - недостаточную адаптацию сортов и гибридов к постоянно изменяющимся требованиям отечественного и международного рынков (их количественным и качественным стандартам), а также несоответствие мировым возможностям диверсификации, т.е. расширению ассортимента производства высококачественных продуктов хранения и переработки, в первую очередь по тем культурам, которые наиболее приспособленцы к местным условиям выращивания; - ориентацию на создание сортов и гибридов с широкой адаптацией в ущерб их агроэкологической и технологической адресности, что практически исключает сочетание максимальных показателей потенциальной продуктивности и экологической устойчивости на уровне сорта и агроценоза; - недостаточный уровень преадаптивности большинства сортов и гибридов, как к краткосрочным, так и долгосрочным изменениям климата в глобальном и региональном масштабе; - низкие темпы развития таких важнейших направлений адаптивной системы селекции растений, как биоэнергетическое, био- (фито)ценотическое, эдафическое, симбиотическое, экологическое, преадаптивное и др.; - слабая генетическая защищенность доходо- и рентообразующих признаков и свойств («генотип не доминирует над средой»), что существенно снижает надежность получения высококачественного урожая в варьирующих условиях внешней среды, а следовательно и рентабельность производства соответствующей культуры; по этой же причине не удается расширить экономически оправданные границы возделывания важнейших видов растений до биологически возможных ареалов их произрастания; - недостаточную приспособленность сортов и гибридов к конструированию высокопродуктивных, экологически устойчивых и дизайно-эстетичных агроэкосистем и агроландшафтов на основе повышения их биологического разнообразия и биоценотической саморегуляции; - существенный методологический и функциональный разрыв этапов селекции, сортоиспытания и семеноводства, на каждом из которых могут быть утрачены важнейшие адаптивные и адаптирующие признаки и свойства новых сортов и гибридов; - отсутствие по большинству важнейших сельскохозяйственных культур многоэшелонированного набора сортов и гибридов-взаимострахователей, обеспечивающих адаптацию агроценозов к громадному разнообразию почвенно-климатических условий, «капризам» погоды и рынка, а также разному уровню техногенной оснащенности и дотационной защищенности хозяйств; - неадаптивность требований государственной системы сортоиспытания (в том числе в соответствии с правилами Международного союза по защите новых сортов - UPOV), ориентирующих селекцию на создание исключительно однородных (гомогенных) сортов и гибридов в ущерб дополнительным возможностям увеличения величины и. качества " урожая сортов-популяций (а также многолинейных и синтетических сортов) за счет повышения биоценотической составляющей величины и качества урожая;
Почвенно-климатические условия проведения исследований
Работа выполнена в течение 1997-2003 гг. во Всероссийском научно-исследовательском институте зернобобовых и крупяных культур (ГНУ ВНИИЗБК). Институт расположен в Орловской области, которая находится в центральной части Среднерусской возвышенности между 52 и 50 градусом северной широты и 35 и 38 градусами восточной долготы. Территория области представляет собой приподнятую равнину, изрезанную долинами рек, оврагами и балками. Большая часть ее лежит на высоте 200 м над уровнем моря, а на северо-востоке - 270...280 м. Расчлененность рельефа, характер почвенного покрова, большая доля распаханных земель создали условия для повсеместного проявления водной эрозии.
По почвенному покрову область представляет зону переходных почв от дерново-подзолистых к черноземным. На долю светло-серых лесных и дерново-подзолистых почв приходится 8% пашни, серых лесных и темно-серых лесных - 45,4%, черноземов выщелоченных и оподзоленных — 43%.
Опыты проводились в полевом севообороте отдела семеноводства зернобобовых культур ГНУ ВНИИЗБК. Почва участков темно-серая лесная среднесуглинистая. Мощность гумусового слоя 30...35 см. Механический состав почв среднесуглинистый, плотность сложения пахотного слоя 1,20...2,25 3 V г/см. Гигроскопическая влажность устойчивого завядания 9,7% от объема почвы. Содержание гумуса в пахотном слое по Тюрину - 4,3...5,6%, легкогидролизуемого азота по Кононовой - 6,7...7,8 мг/100 г. почвы, обменного калия по Масловой - 7..Л4 мг/100 г почвы, степень насыщенности 1/ основаниями - 83...91%, рН солевой вытяжки - 5,6...6,0. 2 0 j — Климат формируется под влиянием западных и северных океанических и восточных континентальных масс воздуха, которые, взаимодействуя между собой, определяют погоду. На протяжении года в области бывает 105...115 пасмурных дней. Среднегодовая температура воздуха + 4,5. Среднегодовая сумма активных температур 2Ю0...2300С со значительными колебаниями по годам. Средняя температура самого теплого месяца - июля составляет + 18С, самого холодного - января 9С. Вегетационный период 110...140 дней. Среднегодовое количество осадков 450...580 мм, с колебаниями по годам от 350 до 800 мм. На летний период приходится 350...400 мм. Общая продолжительность периода с положительной температурой выше +10С начинается в начале мая и заканчивается в середине октября, а продолжительность его составляет 140 дней. По средним многолетним данным прекращение заморозков приходится на первую декаду июня. Самое раннее начало заморозков наблюдалось по области в первой декаде сентября, самое позднее - в третьей декаде октября. Сумма положительных температур выше 10С - 2200...2300, тогда как для нормального роста, развития и формирования урожая чечевицы по мнению В.М. Леонтьева (1954), необходима сумма активных температур 1400...1900С. Гидротермический коэффициент составляет 1,3...1,4, что является показателем достаточной влагообеспеченности растений в вегетационный период. Наиболее засушливым периодом бывает май-первая половина июня. Продолжительность светового дня от 15 часов в начале мая до 17 часов в первой декаде июня. В конце сентября она снижалась до 12 часов. Погодные условия в годы исследований значительно различались (таблица 1). 1997 г. отличался близкой к средней многолетней температуре воздуха в течение вегетационного периода и чрезмерным количеством осадков. В мае на фоне среднемноголетних температур наблюдалась засуха, а за два летних месяца июнь-июль, выпало осадков более чем вдвое превышающих норму. Большое количество влаги в почве способствовало увеличению вегетативной массы растений. Осадки выпадали в виде ливней, сопровождавшихся шквальным ветром и градом, что привело к полеганию гороха и чечевицы и загниванию бобов, оказавшихся на земле. Избыточное увлажнение послужило причиной увеличения периода вегетации чечевицы на 3...5 суток.
По погодным условиям 1999 год можно характеризовать как засушливый. В апреле выпало 62% месячной нормы осадков, при том, что во второй и третьей декаде апреля нарастание температуры воздуха активно иссушало верхний слой почвы. В мае осадков выпало чуть больше нормы, но эффективность их использования была снижена возвратом холодов в 1-ой и 2-ой декадах. Температура воздуха в мае месяце зафиксирована ниже многолетней на 3,1С. По этой причине период развития чечевицы «посев-всходы» в 1999 году оказался продолжительным за все годы исследований и занял более 23 дней. Летние месяцы характеризовались нетипичной для нашей зоны засухой. Температура воздуха в июне - июле превышала норму на 4...5С. В июне осадков выпало 14 мм или 23% месячной нормы. На фоне недостатка влаги среднемесячная температура воздуха превышала среднемноголетние показатели на +4,4С, а в отдельные дни она доходила до +41 С. Засуха совпала с периодом закладки цветочных бутонов и началом цветения. У зернобобовых культур (горох, чечевица) такой период в литературе описан как «критический» и сопровождался значительным недобором урожая (Дрозд, 1971;Федин, 1972).
Влияние метеорологических условий на рост, развитие и структуру урожая чечевицы
Культура чечевицы не получила широкого распространения в России, что обусловлено прежде всего ее биологическими особенностями. Возделываемые сорта отличаются невысокой по сравнению с другими бобовыми культурами, урожайностью, небольшой длиной стебля, низким прикреплением бобов, их растрескиваемостью, осыпаемостью семян, продолжительным, до молочной спелости семян, ростом стебля, неограниченным цветением, полегаемостью, повреждаемостью кормовыми гнилями. Все указанные особенности чечевицы в сочетании со слабо разработанными мерами борьбы с болезнями, вредителями и сорняками препятствуют увеличению посевов этой ценной культуры (Варлахов М.Д., 1997, 1997 а; Варлахов М.Д., Алиев А.И.-О.Д994; Лузина З.А., 1962).
Одной из задач диссертации является оценка сортов и перспективных линий чечевицы по урожайности семян. Одновременно изучали изменчивость морфологических признаков с точки зрения внутрисортового разнообразия и влияния условий выращивания на фенотипическое проявление признаков.
Ритм жизненных процессов чечевицы в сильной степени зависит от экологических факторов. Нами обобщены данные о прохождении фенофаз сортов чечевицы в аспекте взаимосвязей с метеорологическими условиями в 1997-2002 гг. Температурную характеристику протекания фенофаз представляли в разной интерпретации: вычисляли среднюю за период протекания фенофаз температуру воздуха, достижение которой необходимо для наступления фазы, либо характеризовали ее суммами температур, амплитудами градусов тепла (таблица 2) и также подсчитывали сумму температур выше 5 С за отдельные фенофазы и вегетационный период. До настоящего времени несмотря на очевидные недостатки последнего метода (Шенников А.П., 1950; Поплавская Г.И., 1948; Дорогашевская Е.А., 1953; Бейдеман И.Н., 1974) он широко распространен в практике сельского хозяйства.
Влияние метеорологических условий на прохождение фенофаз за 1997-2002 гг. проводили на сортах чечевицы Пензенская 14, Образцев Чифлик 7, Любимая, Стрелецкая. Средняя продолжительность периода посев - всходы составила за 6 лет изучения 10 суток при средней температуре воздуха 12,5С с колебанием от 7 до 17С. Среднее количество осадков явно недостаточно и не превышает 17,3 мм с амплитудой по годам от 4 до 50 мм. Продолжительность периода всходы - цветение в среднем - 38 суток, в отдельные годы, как, например в 2000 г. продолжительность этого периода достигала 48 суток, а в 1999 и 2002 гг. сокращалась до 28 суток. Средняя температура за годы исследования была 15,7С и в ряде лет наблюдались засухи. Среднее количество осадков было на уровне 66,0мм. Продолжительность периода цветение — созревание колебалась от 30 до 48 суток и средняя продолжительность в пределах 45 суток при средней температуре 19,1 С. В таблице 3 отражена зависимость продолжительности отдельных фенофаз от складывающегося температурного режима и количества осадков. Совершенно очевидно, что период посев - всходы в большой степени обусловлен влажностью почвы и низкие температуры увеличивают продолжительность появления всходов. Высокие коэффициенты корреляции указывают на сильную зависимость темпов роста и развития растений чечевицы от температурного режима и влажности почвы. В 2000-2002 гг. длина стебля по 11 сортам, представленным в таблице 5 изменялась в пределах 38,9...49,3 см и коэффициент вариации составлял 12,6...14,0%. Самая низкая длина стебля наблюдалась в засушливом 2002 году. Признак - длина стебля до 1-го бобов в немалой степени связан со скороспелостью сортов. По этому показателю большого разнообразия не наблюдалось, что подтверждается величиной коэффициента варьирования (14,8...15,6%) и амплитудой варьирования признака в абсолютном выражении 19,8...21,2 см. С числом побегов связана продуктивность семян и степень неполегаемости сортов. Несмотря на выровненность этого признака по годам исследования, довольно высокий коэффициент вариации указывает на наличие внутрисортового разнообразия. На наш взгляд изменчивость может быть следствием внутриценотических взаимодействий растений. Фенотипическая изменчивость числа бобов и особенно семян, приходящихся на одно растение, достаточно высокая. Коэффициент вариации по числу бобов 35,3...43,5%, семян 50,1...54,6%. Крупность семян варьирует менее остальных элементов структуры урожая семян. За годы исследования средняя масса 1000 семян составила 35,5...43,8 г, коэффициент вариации не превышал 30%.
Биологические особенности роста, развития и формирования продукционного процесса чечевицы в зависимости от сроков сева
Сроки сева являются одним из важнейших факторов, влияющих на урожайность сельскохозяйственных культур, в том числе чечевицы. (Фенин, Кшникаткин, Хохлов, 1976, 1978). Этот вопрос для новых сортов чечевицы в условиях лесостепной зоны не изучался, что послужило основанием для исследований по выявлению оптимальных сроков сева на трех сортах чечевицы: Образцев Чифлик 7 (районированный сорт), Любимая и Стрелецкая. Опыты начаты с 2000 года.
Полевая всхожесть и сохранность растений к уборке. В главе 2 отражены метеорологические условия, складывающиеся в период вегетации чечевицы за 2000-2002 гг. Резких отклонений от биологических требований чечевицы при прорастании семян за годы исследований не установлено. И, тем не менее, снижение полевой всхожести выявлено у всех сортов и особенно у Образцев Чифлик 7. В 2000 году на всхожесть семян первого сорока сева повлияла довольно низкая температура и недостаточная влажность почвы. Средняя температура воздуха была ниже 10С, дожди выпали в третьей декаде мая. В 2001 г. погодные условия были благоприятными для третьего срока по сравнению с условиями первого срока, так как выпало до 40 мм осадков при средней температуре воздуха 13...14С. При посеве чечевицы после появления всходов второго срока сева в 2002 г.снижение всхожести составляло 5...10% по сравнению с первым сроком сова. Лимитирующим фактором для третьего срока сева была пониженная влажность почвы (таблица 9).
Семена чечевицы при прорастании, как и все бобовые, требуют значительного количества влаги и при её недостатке всходы сильно изреживаются. Более высокой полнотой всходов отличались посевы второго срока, когда семена попадали в хорошо прогретую почву, в других случаях полевая всхожесть снижалась до 64...66%.
Таким образом, лимитирующими факторами в условиях Орловской области для прорастания семян при первом сроке посева является пониженная температура воздуха и недостаточно прогретая почва, при третьем сроке посева - недостаточная влажность почвы.
Сохранность растений к уборке повышалась от раннего срока к среднему и снижалась при посеве в более поздний срок (таблица 10). Однако, в отдельные годы, как, например, в 2001 г. выживаемость растений к уборке в среднем по сортам составила соответственно 91, 81 и 84%.
Продолжительность межфазных периодов вегетации. Сроки наступления и темпы прохождения фаз развития обусловлены сортовыми особенностями и находились в тесной зависимости от складывающегося гидротермического режима при разных сроках посева.
Во все годы исследования продолжительность периода посев — всходы составляла 9...11 суток. В 2000 году у всех сортов цветение наступало на 45 сутки после всходов и этот период сокращался на 1 и 4 суток при втором и третьем сроках посева (таблица 11) соответственно. Общая продолжительность вегетационного периода составила при первом сроке сева 88 суток, сократившись на 5 и 9 суток при более поздних сроках сева.
В 2001 г. период от всходов до цветения при первом сроке сева составил, как и в 2000 г. 45 суток. Цветение во втором и третьем сроках сева наступило на двое суток раньше. Созревание сортов чечевицы при третьем сроке сева произошло на 8 суток раньше, чем в первом сроке. Общая продолжительность вегетационного периода при втором и третьем сроках сева уменьшилась соответственно на 6 и 10 суток по сравнению с первым сроком (таблица 12).
Высокая температура воздуха и засуха 2002 г. привели к резкому сокращению вегетационного периода и особенно периода от начала цветения до созревания (таблица 13).
При первом сроке посева количество суток от всходов до цветения отличалось от двух предыдущих лет незначительно (2 суток), но для второго и третьего сроков сева сокращение этого периода составляло 5 и 10 суток. Созрели сорта всех трех сроков практически одновременно, и общий вегетационный период составил соответственно 69, 65, 59 суток, т.е. на 16...18 суток раньше, чем в 2000 и 2001 годах.
Таким образом, при более поздних сроках сева сортов чечевицы наблюдается сокращение вегетационного периода за счет уменьшения межфазных периодов и в большей степени в силу ускорения созревания растений.
Похожие диссертации на Влияние биологических и агротехнических факторов на формирование продукционного процесса и повышение урожайности семян новых сортов чечевицы
