Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. CLASS Обзор литератур CLASS ы 7
I.I. Влияние метеорологических условий на качество семян зерновых культур 7
1.3. Влияние условий выращивания на химический состав и технологические свойства зерна 17
1.3. Урожайные свойства семян в зависимости от условий выращивания 26
ГЛАВА 2. Условия и методика проведения опытов 40
2.1. Агроклиматическая характеристика зон Челябинской области 40
2.2. Методика проведения опытов 44
2.3. Метеорологические условия в годы проведения опытов 47
ГЛАВА 3. Влияние условии выращивания на посевные качества семян 59
3.1. Знепгия прорастания и лабораторная всхожесть семян 59
3.2. Сила начального роста 70
ГЛАВА 4. Рост и разбитие растении 78
4.1. Полнота всходов 78
4.2. Фенология и нарастание зеленой массы 87
4.3. Поражение болезнями 92
4.4. Выживаемость растений . 97
ГЛАВА 5. Урожайные свойства семян и их шшческш состав 103
ГЛАВА 6. Свойства и метеоролошческие условия 119
Выводы 140
Список литературы 144
Пршкжееия 168
- Влияние условий выращивания на химический состав и технологические свойства зерна
- Метеорологические условия в годы проведения опытов
- Фенология и нарастание зеленой массы
- Выживаемость растений
Введение к работе
В исторических решениях ХХУІ съезда КПСС предусматривается дальнейшее увеличение производства зерна в одиннадцатой пятилетке до 238-243 млн.тонн. Немалая роль в этом принадлежит семеноводству /I/.
Разработанная в соответствии с решениями ХХУІ съезда партии и одобренная майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС Продовольственная программа СССР на период до 1990 года ставит задачу создать и внедрить в производство высокоурожайные сорта, устойчивые к неблагоприятным факторам среды, с высоким качеством зерна, невосприимчивые к болезням и вредителям, перевести в одиннадцатой пятилетке семеноводство зерновых культур на промышленную основу /53/. При этом в Челябинской области производство зерна в двенадцатой пятилетке должно возрасти с 3,3 до 3,6 млн.тонн, а урожайность - с 18,5-19,0 до 20-21 ц/га.
По оценке ученых и специалистов сельского хозяйства, урожайность в стране можно повысить на 20-25% за счет улучшения семеноводства, использования на посев высококачественных семян новых районированных и перспективных сортов. Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 915 от 4 ноября 1976 года "О мерах по дальнейшему улучшению селекции и семеноводства зерновых, масличных культур и трав" намечена дальнейшая концентрация производства высококачественных сортовых семян в специализированных семеноводческих хозяйствах, бригадах и отделениях крупных колхозов и совхозов. В настоящее время создается необходимая материально-техническая база для возделывания, послеуборочной обработки и хранения семян
с широким использованием межхозяйственной: кооперации.
Экологические и агротехнические условия выращивания семян способствуют возникновению модификационной изменчивости, которую следует использовать для выращивания семян высокого качества.
Так, при выращивании зерновых культур в разных климатических и погодных условиях изменяются их урожайность, химический состав зерна, а также посевные качества и урожайные свойства семян. Поэтому для правильного размещения спецсем-хозов необходимо учитывать почвенно-климатические условия, изучать их влияние на посевные качества и урожайные свойства семян.
В ряде районов Челябинской области получение высококачественных семян затруднено. Семена районированных сортов яровой пшеницы и ячменя, выращенные в горно-лесной зоне и северной лесостепи предгорий, как правило, по всхожести .бывают некондиционными или относятся к Ш классу посевного стандарта.
С переводом на промышленную основу производства сортовых семян в Челябинской области, важно иметь данные, характеризующие посевные качества и урожайные свойства семян, выращенных в различных почвенно-климатических условиях области.
Цель работы - установить зоны гарантированного семеноводства и выделение в этих зонах специализированных семеноводческих хозяйств.
Поэтому в задачу нашей работы входило изучение следующих вопросов:
I. Сравнительная оценка посевных качеств и урожайных свойств семян при репродуцировании в горно-лесной, лесостеп-
ной и степной зонах Челябинской области.
Выделение районов устойчивого семеноводства и районов менее благоприятных для выращивания семян.
Экономическое обоснование необходимости концентрации производства семян зерновых культур в зонах гарантированного семеноводства и их перевозок в другие районы.
Новизна исследований - впервые на Южном Урале установлена связь между урожаиньши свойствами семян пшеницы и ячменя и зкологичесішми условиями их выращивания. Вскрыта в опытах закономерность изменения этих свойств в зависимости от метеорологических условий, складывающихся в период налива и созревания зерна.
Выявлены коррелятивные зависимости между урожайными свойствами и химическим составом семян.
Экономическими расчетами доказана целесообразность перевозок семян в горно-лесную и северную лесостепь Челябинской области из районов юга северной лесостепи и южной лесостепи.
Влияние условий выращивания на химический состав и технологические свойства зерна
Условия выращивания оказывают определенное влияние на химический состав зерна.
В европейской части России в зерне пшеницы содержится белка от 11,1 до 26,5$, в Сибири - 15,5-25,6$ /105/.
В условиях резкого континентального климата зерно отличается повышенной белковостью и в составе белков преобладает глютенин над глиадином. И.А.Антиповой и А.Я.Перк /10/ выявлено изменение фракционного состава белка в зерне пшеницы в зависимости от основных метеорологических условий (температуры, осадков) вегетационного периода.
Н.М.Вербицкий, К.И.Басова /28/ также считают, что решающим фактором, способствующим повышенному накоплению белка в горохе Ростовской области была среднесуточная температура воздуха в период от цветения до созревания. В зерне пшеницы при высокой водообеспеченности и низкой температуре воздуха содержание белка снижается /223/.
Опытные данные В.Крокер, Л.Бартон /90/ говорят о том, что содержание и состав запасных питательных веществ в эндосперме влияет на рост и развитие проростка и растения, что в конечном итоге сказывается на урожайных свойствах. Так, В.В.Буткевич /24/ считает, что увеличение азота в зерне с повышением температуры почвы при выращивании пшеницы объясняется увеличением поглощающей способности корней на 23-25/0. При температуре 15С азотнокислый аммоний из физиологически кислой соли переходит в щелочную. При температуре 25С - уменьшается водорастворимоеть фосфора, в результате возрастало содержание азота.
Ц. Ков Let /222/ отмечает, что количество белка и общего азота в пересчете на 1000 зерен нарастало до полного созревания зерна. Содержание общего азота в процентах к массе сухого вещества до наступления молочной спелости падало, а затем снова поднималось.
Наличие повышенного запаса питательных веществ в семенах играет решающую роль в росте, развитии и обеспечивает более длительное существование растений.
Содержание азота в растении, по данным А.Н.Березкина, В.А.Михкельман /19/, в зерне находится в прямой зависимости от доз этого элемента, вносимых с удобрениями.
Иногда семена, выращенные в разных условиях, имея высокие физические и посевные качества, оказываются неодинаковыми по урожайности. В опытах наблюдается расхождение между лабораторной и полевой всхожестью. Одна из причин -недостаточная обеспеченность зародыша семян питательными веществами, необходимыми для появления всходов. По данным А.Я.Гасаненко /33/, семена озимой пшеницы, выращенные при орошении и на богаре с применением азотных удобрений, содержали высокий процент клейковины (36,6 и 34,1%). Семена с повышенным содержанием сырой клейковины положительно влияют на урожайность своего потомства, как в первом, так и во втором поколениях. Установлено, что семена, содержащие больше белка и сырой клейковины, обеспечивали более высокий урожай.
Урожайные свойства семян зависят от их химического состава, физиолого-биохимических свойств, а также от качества белка, которое изменяется в зависимости от условий выращивания. На это указывали В.Ф.Хитринский и А.А.Станкевич /193/. По данным К.И.Басовой /17/ связь между массой зерна и содержанием белка в нем у растений в пределах сорта практически отсутствует. Белок различных групп и сортов ячменя различен /32/. Семена яровой пшеницы с повышенным содержанием белка характеризуются, отмечает В.К.Гирфанов и другие, более высокой силой начального роста /36/. Соотношение белковых фракций в зерне изменяется в значительных пределах и определяется сортовыми особенностями, экологическими условиями произрастания и режимом питания. С продвижением сорта с севера на юг снижается содержание в зерне глобулинов и, особенно, альбуминов, возрастает количество глиадинов /37,123/, А.К.Жигулев /61/ считает, что химический состав ячменя зависит от наследственных свойств растения (сорта) и условий внешней среды при выращивании. Содержание азота в зерне ячменя во влажные годы, когда урожайность ячменя возрастала, уменьшалось. В засушливые годы содержание азота увеличивалось. По данным исследователей, в зависимости от сорта, года урожая и места произрастания содержание в зерне крахмала колеблется от 48 до 67, белка -от 8 до 22, жира - от 1,7 до 4,6, клетчатки - от 1,7 до 5,1, золы - от 1,8 до 4:,1%.
Важнейший показатель качества ячменя - белковость зерна. На содержание белка в зерне ячменя оказывают влияние температура воздуха и осадки, а также применяемая система удобрений, чередование культур в севообороте и запасы почвенной влаги и т.д. /30,227/. В зоне недостаточного увлажнения часто от количества осадков зависит величина урожая сельскохозяйственных культур и его качество. Содержание азота в зерне во влажные года, когда урожайность ячменя возрастала, уменьшалась до 1,96, а в засушливых условиях повышалась до 2,74$. О влиянии климатических условий на содержание белка в пшешще было отмечено ЇЇ.Е.Лясковским /105/ еще в 1865 году. Он указывал на увеличение содержания белка при продвижении из западных, более влажных районов, в восточные. В дальнейшем Н.Н.Иванов /62,75/ с сотрудниками Всесоюзного института растениеводства подвергал анализу зерно 33 сортов пшеницы, получаемое в различных пунктах европейской части СССР в течение 4 лет. На основании этого он сделал вывод, что белковость зерна увеличивается с севера на юг и с запада на восток. Эта закономерность нарушается в годы, когда в течение вегетационного периода выпадают избыточные для данной зоны осадки.
Метеорологические условия в годы проведения опытов
Годы выращивания семян характеризовались определенными отклонениями от средних многолетних (табл.2, 3; прил.1, II; рис.2). 1975 год был сухим. Средняя температура воздуха в апреле была 8,7-11,1С, что па 5,1-8,3С выше средней многолетней. Сумма осадков была за этот период на 4-15,1 мм монь Сумма положительных температур за десятиградусный период в горно-лесной зоне была выше на І63С, в северной лесостепи - 466-579С, южной лесостепи - 629-651С, степной -794-808С средних многолетних. Осадков за вегетационный период выпало в горно-лесной зоне и северной лесостепи - 27-50 в южной лесостепи - 35-50%, в степной зоне - 26% от нормы.
Сильные суховеи сопровождались высокими температурами порядка 30-35С и усилением ветра.
Гидротермический коэффициент в горно-лесной зоне соста- вил 0,7, средний многолетний - 1,6, а на юге степной зоны -0,2 при среднем многолетнем - 0,7. Начало заморозков было в сентябре.
Весна 1976 года была засушливой. Сумма осадков за весенний период составила в лесостепной зоне 2S-35 мм, что составило половину многолетнего количества, в горных районах 50 мм или 60% нормы, а в степных районах 77 мм или 164% к норме. Причем основное количество осадков выпало в третьей декаде мая.
Для вегетационного периода характерно раннее прекращение заморозков в степной зоне области 5-6 мая, что на 2-3 недели раньше обычного, в лесостепной - 24-26 мая или на 2-5 дней раньше средних многолетних. Сумма положительных температур за десятиградусный период в горно-лесной зоне и северной лесостепи была 2141-2353С, что на 286-314С выше средних многолетних, в южной лесостепи и степной зоне - 2414-2557С или на 394-437С выше нормы. Гидротермический коэффициент в горно-лесной зоне составил 1,9 при норме 1,6, в северной и южной лесостепи - 0,4-1,0 при норме 0,9-1,5, в степной зоне - 0,1-0,7 при норме 0,7-1,0,
За период активной вегетации сельскохозяйственных культур с суховеями отмечено в степных районах 50-70 дней, в горно-лесной зоне и северной лесостепи - 20-30 дней. Наиболее интенсивные суховеи были в июле в сочетании с высокой температурой воздуха и большим дефицитом почвенной влаги. Такие условия губительно сказались на росте и развитии сель-скохо зяйс твенных куль тур.
1977 год характеризовался ранним прекращением заморозков. Среднесуточная температура воздуха во всех зонах в мае месяце была 13-16С, что на 3-4С выше средних многолетних.
Сумма положительных температур за десятиградусный период в горно-лесной зоне и северной лесостепи была 2260-2424С или на 353-456С выше средних многолетних, в южной лесостепи - 2600-2665С или на 532-537С выше, в степной зоне - 2552-2658С или на 542-546С выше средних многолетних.
Осадков за апрель-август выпало в горно-лесной зоне 427 мм, что на 30$ больше нормы, в северной лесостепи - на 33-52$, в южной лесостепи - 10-14$ больше нормы. В степной зоне (Бреды) выпало 148 мм осадков или на 33 мм меньше нормы. В северной лесостепной зоне отмечались суховеи в течение 20-30 дней, в южной лесостепи - 40-60 дней, а в степной зоне -75 дней. Наиболее интенсивные суховеи были в июне-июле в сочетании с высокими температурами и большим дефицитом почвенной влаги.
Сельскохозяйственный год был острозасушливым для степной зоны и вполне благоприятным - для лесостепной зоны.
Весна в 1978 году наступила рано и в начале вегетационного периода была засушливой, особенно в степной зоне. Переход температуры через десятиградусный период произошел в конце мая (27-28 мая), что на 1,5-2 недели позже обычного. Сумма положительных температур за десятиградусный период составила в горно-лесной зоне и северной лесостепи 1661-1844С, что на 186-193С меньше нормы, в южной лесостепи и степной зоне - 2239-2422С, что на І7І-ЗІ0С выше средних многолетних.
Осадков выпало 300-350 мм в горно-лесной зоне и северной лесостепи (1,5 нормы ), в южной лесостепи и в степной зоне - 210-220 мм, что соответствовало норме. Продолжительность вегетационного периода была 120-140 дней или в пределах средней многолетней.
Гидротермический коэффициент в горно-лесной зоне составил 1,5, при норме 1,6, в северной и южной лесостепи -0,8-1,9 при норме 0,9-1,5, в степной зоне - 0,4-1,0 при норме 0,7-1,0.
Фенология и нарастание зеленой массы
В опытах установлено, что длительность межфазных и вегетационных периодов зависит от температуры воздуха и осадков, выпадающих во время вегетации растений.
В целом по всем испытываемым сортам отмечены небольшие различия. Например, по сорту яровой пшеницы Ладе в 1980 году фаза посев-всходы у семян, выращенных в Аргаяше и Еманжелин-ске была 8 дней, в то время как в других зонах на 2 дня больше. Л фаза всходы-кущение у этих же семян была 14 дней, то есть на 2 дня длиннее.
Аналогичная картина была отмечена у сортов Харьковская 46 и Уральская 52 и у ячменя Красноуфимский 95 (прил.Х-ХШ).
Таким образом, наблюдения за ростом и развитием растений показали, что место выращивания исходных семян заметного влияния на споїш наступления фаз развития растений не оказывает.
Проведенные опыты с яровой пшеницей и ячменем показывают, что нарастание зеленой массы влияет на продуктивность растений. Наиболее высокие темпы роста зеленой массы наблюдаются в фазу выхода в трубку. Так, по яровой пшенице Ладе в среднем за 3 года самое большее нарастание зеленой массы в фазу кущения отмечено у семян, выращенных на юге северной лесостепи (Уйск) и в южной лесостепи (Емагохелинск) (табл.20).
Аналогичные данные получены и по сухой массе. В 1978 году зеленая масса растений в фазу кущения от семян, выращенных в горно-лесной зоне, была на 3 г больше, чем у семян, выращенных на юге северной лесостепи. Объясняется это тем, что год выращивания семян характеризовался высокой суммой положительных температур во всех зонах и достаточным количеством осадков.
В фазу выхода в трубку более интенсивно идет нарастание зеленой массы яровой пшеницы Ладе и достигает в отдельные годы до 216,7-244,2 г в зависимости от условий выращивания семян. В 1980 году величина нарастания зеленой массы в фазу выхода в трубку снижается до 109,5-117,5 г. В среднем за 3 года у семян, выращенных в Уйске и Еманжелинске, зеленая масса достигла 167,3-169,2 г, что на 13,9-15,8 г выше, чем у семян, выращенных в горно-лесной зоне. В соответствии с этими данными идет получение сухой массы.
Такая же закономерность в фазу кущения и в фазу выхода в трубку прослеживается по другим испытываемым сортам (табл.21). В среднем получена небольшая разница по нарастанию зеленой массы растений и сухой массы по сортам Стрела и Харьковская 46 в зависимости от зоны выращивания. Наибольшими темпами роста зеленой массы отличались семена сорта Уральская 52, выращенные в Троицке, а в 1979 году - семена, выращенные в Бредах. Б последующие годы эти показатели более близкие во всех зонах выращивания семян.
Анализ данных по ячменю Красноуфимский 95 свидетельствует о том, что в фазу кущения в среднем за 3 года величина нарастания зеленой массы растений почти во всех зонах выращивания семян имеет более близкие показатели (табл.22). По сухой массе выделяются семена, выращенные в Троицке и Бредах.
Выживаемость растений
Б литературе показателем степени выживаемости является число сохранившихся к уборке растений в процентах к числу высеянных семян. По мнению Б.В.Гриценко /40/, при пониженной полевой всхожести и изреживаемость растении за период вегетации выше, поэтому степень выживаемости целесообразно выражать по отношению к числу высеянных, всхожих семян. Тогда этот показатель может характеризовать способность семян создавать полноценные растения. По нашим данным выживаемость растений яровой пшеницы Ладе в среднем за 5 лет изменялась от 59 до 66/0 (табл.29, рис.4). Причем более "южные" семена имели полноту всходов на 9-10"? выше, а вьишваемость при этом была на 6-7;t выше, чем у "северных" семян. Из 5 лет испытаний 4 года такая закономерность наблюдалась. Только в 1978 году семена, выращенные в горно-лесной зоне, имели самую высокую выживаемость растений (69$), потому что во всех зонах выращивания семян условия в период формирования семян были благоприятные. I яровой пшеницы Стрела отмечена небольшая разница в зависимости от зоны выращивания как полноты всходов, так и выживаемости растений. В среднем за 3 года процент сохранившихся растений на I кв.м к уборке у семян, выращенных в северной части северной лесостепи (Аргаяш) был 64, что на 3% ниже, чем у семян из южной лесостепи (Еманжелинск). твердой пшеницы Харьковская 46 в зависимости от условий выращивания семян выживаемость составила 62-64% .
По яровой пшенице Уральская 52 за все годы проведения опытов выживаемость растений была выше у семян, выращенных в степной зоне (Бреды). В среднем за 4 года у семян, выращенных в Бредах, выживаемость растений была на 12% выше, чем у семян из Уйска (НСP.. ,- = 6%),
Семена ячменя Красноуфимский 95, выращенные в южной лесостепи и степной зоне отличаются высоким процентом пол В среднем за 3 года выживаемость растений у семян, выращенных в южной лесостепи и степной зоне, составила на 15% выше по сравнению с семенами, выращенными в горно-лесной зоне (HCPQ gg = 5/0. Такая закономерность наблюдается во все годы исследований (рис.5).
Таким образом, выживаемость растений зависит от условий выращивания семян. Чем ниже посевные качества семян, тем хуже полнота всходов и, в конечном итоге, выживаемость растений.
Наши данные и данные многих научных учреждений свидетельствуют о том, что содержание белка в зерне увеличивается с севера на юг. Большое влияние на процесс накопления белка оказывают почвенно-климатические условия, а также генетические особенности сорта /80/.
Биохимический анализ семян яровой пшеницы Ладе показывает, что содержание белка в зерне в спеднем за 5 лет было самым низким в горно-лесной (Катав) и северной части северной лесостепной зоны (Аргаяш) и составило 14,5-14,6$ (табл.30). Объясняется это тем, что в указанных зонах сумма положительных температур за десятиградусный период по средним многолетним была 1855-1968с и в отдельные годы наблюдается избыток влаги.
Условия выращивания семян в южной части северной лесостепи (Уйск) и южной лесостепи (Еманжелинск) более благоприятны по обеспеченности теплом. Здесь по средним многолетним сумма положительных температур за тот же период более 2000С, а в некоторые годы проведения опытов достигала 2615-2697С. Благо-обеспеченность в этих зонах достаточная. Поэтому содержание белка в этих пунктах выращивания семян в среднем за годы исследований было 16,7-17,Зр, что выше, чем в более северных зонах на 2,2-2,8$. В этом же направлении изменялись и урожайные свойства семян. В среднем за 5 лет яровая пшеница Ладе, выращенная из семян южной лесостепи и южной части северной лесостепи дала урожайность 3,70-3,79 т/га, а из двух более северных пунктов (Катав и Аргаяш) - 3,45-3,54 т/га или на 0,25 т/га меньше при НСРП ос; = 0,08-0,29 т/га (рис.6).
