Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Обзор литературы 7
1.1. Ботаническая характеристика, основные морфологические признаки и биологические особенности 7
1.2. Физиологические основы роста и развития сахарной свеклы 12
1.2.1. Рост и развитие листового аппарата 12
1.2.2.Рост и развитие корнеплода. Взаимосвязь нарастания листьев и корнеплода 18
1.2.3.Факторы, влияющие на величину и качество урожая сахарной свеклы 22
ГЛАВА II. Программа. методики. почвенно-климатические и другие условия проведения исследований 31
2.1. Программа и методики исследований 31
2.2. Почвенные условия 34
2.3. Климат. Погодные условия в годы исследований 37
ГЛАВА III. Экспериментальная часть 48
3.1. Состояние сахарной свеклы в начальные фазы развития 48
3.1.1. Количество и масса 100 проростков, поражение их корнеедом49
3.1.2. Густота стояния растений 53
3.2. Динамика роста и развития сахарной свеклы в зависимости от сроков удаления ее листьев 57
3.2.1. Масса листьев и площадь их листовой поверхности 57
3.2.2. Динамика нарастания массы корнеплода 64
3.2.3. Соотношение массы листьев и корнеплода 69
3.2.4 Динамика нарастания сахаристости 72
3.2.5. Фракционный состав корнеплодов 75
ГЛАВА IV. Продуктивность сахарной свеклы в зависимости от различных сроков удаления ее листьев . 79
4.1 Урожайность корнеплодов 79
4.2 Сахаристость корнеплодов. Сбор сахара 84
4.3. Качество корнеплодов сахарной свеклы 89
4.4. Общая продуктивность сахарной свеклы 94
ГЛАВА V. Экономическая эффективность 98
ГЛАВА VI. Результаты производственной проверки 102
Выводы 104
Рекомендации производству 106
Список литературы
- Ботаническая характеристика, основные морфологические признаки и биологические особенности
- Программа и методики исследований
- Состояние сахарной свеклы в начальные фазы развития
- Урожайность корнеплодов
Введение к работе
Сахарная свекла одна из важнейших технических культур, огромные посевные площади которой расположены в ЦЧР, где они ежегодно пересеваются от 5 до 18 % при этом очень часто необоснованно. Кроме того, необходимо знать в какой фазе, то или иное повреждение будет отрицательно влиять на урожайность корнеплодов и их качество [7, 14]. При этом себестоимость возделывания сахарной свеклы может увеличиваться или снижаться. В данной климатической зоне часто наблюдаются весенние засухи, возврат холодов, суховеи, пыльные и песчаные бури, град, ливни и другие катаклизмы. Вышеизложенное приводит к гибели посевов свеклы. Однако целесообразность их пересевов не всегда оправдана, что связано с отсутствием научно обоснованных рекомендаций по этому вопросу. Решения о пересевах основываются на субъективных мнениях отдельных специалистов, что приводит к огромным экономическим потерям.
Акпуальность наших исследований обусловлена необходимостью разработки рекомендаций по целесообразности пересевов сахарной свеклы в зависимости от степени повреждения листового аппарата в начальные фазы развития и разработке рекомендаций, связанных с дальнейшим использованием засеянных площадей.
Цели и задачи исследования:
Целью наших исследований является изучение потенциальной продуктивности сахарной свеклы и целесообразность ее пересевов в зависимости от сроков и степени повреждения листового аппарата в начальные фазы развития.
Цель определяет следующие задачи исследований:
Определить состояние сахарной свеклы в начальные фазы развития.
Определить процент погибших, больных и полностью здоровых растений после травм.
Контроль динамики роста и развития сахарной свеклы в зависимости от степени повреждений.
Анализ динамики накопления Сахаров и сухих веществ в период вегетации поврежденными и fie поврежденными растениями.
Установить влияние повреждений листового аппарата в начальные фазы развития растения на урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы.
Производственная проверка наиболее оптимальных вариантов.
7. Обоснование экономической и энергетической эффективности.
Научная новизна данной работы
Впервые в условиях ЦЧР изучена продуктивность сахарной свеклы, зависящая от степени повреждения листового аппарата в начальные фазы развития.
Защищаемые положения:
сахарная свекла способна восстанавливать свой биологический потенциал при повреждениях листового аппарата в начальные фазы развития.
продуктивность сахарной свеклы зависит не только от степени повреждений листового аппарата, но и от фаз развития.
необходимость пересева сахарной свеклы не возникает при удалении листового аппарата менее чем на 50%.
Практическая значимость работы
Наши рекомендации позволят снизить процент необоснованно пересеваемых площадей сахарной свеклы, как в ЦЧР, так и в других регионах, занимающихся ее возделыванием, что существенно снижает экономические затраты.
Апробация работы и публикации
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных и учебно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов ВГАУ (2001-2004 гг.), а также на
научных конференциях Центрально-Черноземного института мониторинга земель (Воронеж, ,2005 гг.)
По теме диссертации опубликованы три работы.
Структура и объем работы
Диссертация изложена на 120 страницах машинописного текста, состоит из введения, шести глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы и приложений.
Экспериментальный материал представлен в 26 таблицах и 3 рисунках.
22 таблицы помещены в приложениях. Список литературы включает 180 отечественных и зарубежных авторов.
Личный вклад автора: в работе использованы материалы, полученные лично автором входе закладки и проведения полевых опытов. Выполнена экспериментальная работа, теоретическое обобщение и сделаны выводы.
Диссертационные исследования проводились в соответствии с программой НИР кафедры технических культур ВГАУ государственный номер регистрации 01.960015893
Автор выражает глубокую благодарность коллективу кафедры технических культур, своему руководителю доктору с.-х. наук, профессору В. М. Воронину за помощь в проведении исследования.
Ботаническая характеристика, основные морфологические признаки и биологические особенности
Свекла относится к семейству маревых (Chenopodiaceae), входящему в крупный порядок центросемянных (Centrospermae). Род свекла (Beta) принадлежит к древнему подсемейству Cyclolobeae, у видов которого зародыш семени окружает питательные ткани перисперма.(Зосимович, 1957,1959)
Дикие виды (Beta maritima): свекла стелющаяся, крупнокорневая, промежуточная, приморская, раскидистая и др. Область их распространения - Средиземноморье, Передняя Азия, Закавказье, Крым, Балканы, на востоке доходит до Индии, на западе захватывает побережье Франции, Великобритании, Скандинавии. [48, 50, 66, 132]
Многие из диких видов свеклы обладают ценными свойствами, ко торые могут представлять некоторый интерес для селекции. Например,
B.miritima - отличается повышенным иммунитетом к болезням, B.trigyna холодостойкостью, B.lomatogona - раздельноплодностью, B.procumbeus засухоустойчивостью. [50, 51, 52, 145] Культурная свекла существовала уже в глубокой древности, за 2 тыс. лет до нашей эры, в долинах Тигра и Евфрата. В пищу употребляли, однако, лишь богатые моносахаридами листья, что привело к появлению богатого листьями сорта свеклы (лиственное направление). Финикийцами за тысячу лет до нашей эры эта свекла была завезена в Грецию, позже она попала в Рим и наконец в Западную Европу. [74,156,155]
Свекла корнеплодного типа, выращиваемая для употребления её корнеплода, культивировалась в арабских халифатах и во времена крестовых походов была перенесена в Западную Европу. В дальнейшем путем гибридизации разнообразных форм свеклы и образовались её сорта, которые прижились в Европе. В Киевскую Русь свекла попала из Византии в IX-X вв. Поэтому и само слово "свекла" имеет греческое происхождение (по-гречески svekle, а по-латински beta). [83,110,148,151, 173]
В 16-17 веках произошла дифференциация свеклы на столовые и кормовые формы. В 18 веке из гибридных форм кормовой свеклы обособилась сахарная свекла. С конца 19 и в 20 веке эта культура распространилась почти на все континенты. [11, 76, 83, 87, 158, 166, 178]
В результате длительной селекции выведены разнообразные формы культурной свеклы. Цветоносный стебель у них травянистый, прямостоячий, сильно ветвистый, у двух- и многолетних видов он появляется на 2-й год жизни. Листья крупные, гладкие или волнистые, треугольной, языко-видной или сердцевидной формы. Цветки у свеклы обоеполые, с чашеобразным околоцветником, пятью тычинками и одним пестиком, зелёные или беловатые, собранные в длинные облиственные соцветия, которые обычно расположены по несколько штук вместе. [18, 24, 78, 121, 134, 170]
Опыление свеклы - перекрестное, мелкими насекомыми. Образующиеся из цветков плоды свеклы имеют почковидную форму, при созревании они срастаются, образуя соплодия - клубочки с несколькими плодами, под крышечкой внутри каждого находится семя. [87,97, 119, 121, 128, 176]
Корень диких и листового видов свеклы - стержневой, деревянистый, полностью погружен в почву. У свеклы обыкновенной корнеплодной образуется сочный мясистый корень (корнеплод), который у большинства сортов выступает над поверхностью почвы.
Для успешного роста фабричной (1-го года жизни) свеклы и накопления в ней сахарозы необходимо, чтобы сумма среднесуточных температур вегетационного периода составляла 1900-3500С.
Сахарная свекла теплолюбива, светолюбива и влаголюбива, хотя и обладает сравнительно высокой засухоустойчивостью. Оптимальная температура для прорастания семян 10-12С (минимальная +4С), роста и развития 20-22С. Всходы чувствительны к заморозкам (погибают при -4, 9 5С). Сахаристость корнеплодов зависит от числа солнечных дней в июле-октябре. [25, 26,33, 117, 135, 152]
Для нормального развития свеклы необходимо минимум 450-460 мм. осадков в год. Потребность в воде за время вегетационного периода составляет 3000-4000 м3/га (300 - 400 мм). Во время вегетации необходима теплая и влажная погода в мае, июне, июле, сухая солнечная погода - в августе, сентябре и сухая не морозная - в октябре. [6,9, 150]
Лучшие почвы под свеклу - чернозёмные, хуже - суглинистые, мало пригодны - супесчаные и непригодны песчаные, глинистые и болотные. [100,85,89]
Сахарная свекла - важнейшая техническая культура, дающая сырье для сахарной промышленности. В 1747 г. немецкий химик А. С. Маркграф высказал мнение о целесообразности использования свеклы с белыми корнеплодами для получения кристаллического сахара. В результате селекционной работы, прогресса семеноводства и технологии выращивания улуч-шились технологические качества сырья, а сахаристость плодов с 6-7 % повысилась до 18-20 %. [37,140, 54]
При выращивании свеклы главным является не только урожай с количественной стороны, но и питательность получаемых продуктов, которая выше, чем у других полевых растений. [42, 172]
Сахарная свекла — многолетнее травянистое поликарпическое растение с многокарпическими побегами (многокарпические растения - растения, которые цветут и плодоносят один раз в жизни, после чего погибают). В первый год её развития из семени получается мясистый корень (корнеплод) с листьями (ботвой) без цветов и семян. Корнеплоды такой свеклы используются для производства сахара. На второй год из корнеплодов свеклы (высадков), перезимовавших и высаженных весной в землю, вновь вырастают листья; затем образуются цветоносные стебли высотой 1,5-2 м, на которых развиваются цветки, а после цветения созревают семена. [43, 50,51]
Программа и методики исследований
Сахарная свекла предъявляет очень высокие требования к условиям произрастания, что предопределяет и требует очень хорошего отношения к этой культуре. В этой связи в ЦЧЗ она возделывается, как правило в тех районах, где условия для ее роста и развития наиболее оптимальны. Поэтому изучение каких-либо факторов, влияющих на ее продуктивность должно проводиться в типичных условиях.
Наши исследования проводились в селекционно-семеноводческом хозяйстве СПК «Борковский» Тербунского района Липецкой области в 2000-2004 годах.
Схемой опытов предусмотрено удаление листьев, начиная с фазы вилочки и до наступления пятой пары настоящих листьев. При этом срезка листьев проводилась как полностью, так и частично. Контролем считались растения, которые выращивались без повреждений листового аппарата.
Площадь посевной делянки составила 300 м2, учетной - 250 м2, по-вторность опытов — трехкратная, размещение вариантов — систематическое.
Технология возделывания сахарной свеклы соответствовала рекомендованной для зоны. Сформированная густота стояния позволила получить к уборке 89-90 тысяч растений на 1 га. Уборка проводилась в начале первой декады октября.
Чтобы ответить на поставленные вопросы, программой исследований был рассмотрен ряд показателей, изучение которых проводилось в процессе вегетации сахарной свеклы. Нами рассматривалось: 1. Количество всходов путем подсчета на один погонный метр рядка. 2. Масса 100 проростков и поражение их корнеедом определялась отбором 100 растений в десяти местах по диагонали делянки. 3. Масса листьев и корнеплодов определялась взвешиванием 40 растений с каждой делянки сначала полностью, а затем корнеплодов. По разнице определялась масса листьев. После этого проводился пересчет на одно растение. 4. Площадь листовой поверхности рассчитывали по методу Н.И. Орловского путем измерения длины и ширины листа, с использованием коэффициента 0,76. 5. Густота стояния свеклы определялась подсчетом растений на отрезках длиной 2,2 м в 10 точках. Затем пересчитывали в тысячах на 1 гектар. 6. Урожайность корнеплодов и листьев устанавливалась их взвешиванием со всей учетной площади делянки. 7. Фракционный состав корнеплодов определялся отбором 100 корнеплодов с дальнейшей их разбивкой по массе, диаметру головки, длине и ширине. 8. Растворимые сухие вещества определяли рефрактометром, а общие - высушиванием. 9. Сахаристость - методом холодной водной дигестии на полуав томатической линии «Винема». Ю.Сбор сахара рассчитывался умножением урожайности на сахаристость, а выход сахара на заводе умножением урожайности на техническое достоинство. 11.Доброкачественность сока рассчитывалась умножением сахаристости растения на содержание сухих веществ в соке в процентах.
Техническое достоинство рассчитывалось умножением сахаристости растения на доброкачественность и делением полученного результата на 100. 13. Экономическая эффективность рассчитывалась на основе произведенных затрат по технологическим картам. Основная продукция оценивалась по закупочным ценам 2004 года. И.Энергетическая эффективность рассчитывалась по методике разработанной кафедрой земледелия Воронежского госагроунивер-ситета. 15.Математическая обработка полученных экспериментальных данных определялась методом дисперсионного анализа по Доспехову с использованием ЭВМ. Учетные делянки располагались в общих посевах и к ним, в равной степени применяется вся технология, используемая хозяйством. Объектом исследования является сорт Рамонская односемянная 47.
Посевы сахарной свеклы размещались в девятипольном севообороте после озимой пшеницы, идущей по черному пару. В качестве основного удобрения вносилась азофоска под зябь из расчета NgoPsoKgo- При посеве в рядки вносилось N[QP]8- Подкормки КАС 120 (концентрированная аммиачная селитра 1,5 ц/га).
Состояние сахарной свеклы в начальные фазы развития
Для правильного и достоверного ответа на поставленные нами вопросы необходимо знать состояние посевов сахарной свеклы в самые ранние фазы ее развития. Изначально оно должно быть равноценным. Только в этом случае можно определить влияние того или иного фактора на продуктивность сахарной свеклы в период интенсивного ее роста и развития.
Очень важно учитывать первые фазы от прорастания зародыша, до выхода его стеблевой части на поверхность почвы. Этот скрытый период развития весьма ответственен, поскольку зародыш в этот период теряет связь с семенем и рост его происходит уже за счет питательных веществ, накопленных в его клетках, а частично за счет элементов, усвояемых извне, то есть из почвы. [31,149]
Вышеизложенное свидетельствует, что чем дольше проростки будут находиться в почве и черпать энергию для дыхания за счет содержимого своих клеток, тем более они будут ослаблены к моменту их появления на поверхности почвы. [91, 125]
Чем скорее и дружнее появятся всходы, тем меньше истощаются запасные вещества в клетках проростков до начала их фотосинтетической деятельности, тем мощнее бывают проростки и тем больше шансов на получение более высокого урожая. [47,72, 161]
Огромную роль в формировании урожая играют начальные фазы развития растения, создание оптимальных условий в этот период, позволяет в дальнейшем получить ровные, сильные и дружные всходы.
В практике свекловодства утвердилось неправильное представление о семядолях. Почему-то, за настоящие листья считают лишь розеточные листья и им уделяют должное внимание. Между тем семядоли - первые фотосинтезирующие органы растения - играют исключительно важную роль в жизни свекловичного растения и общем балансе урожая. [13, 50,95]
Корнеед - болезнь эколого-микробиологическая, возникновению и развитию которой способствует комплекс микроорганизмов, грибов, бактерий и вирусов, находящихся в почве, а также на околоплодье семян. Болезнь поражает растения с самого начала их прорастания и проявляется в фазу вилочки - первой пары настоящих листьев. [2,104,116]
Корнеед поражает корешок свеклы в самой ранней стадии, вызывая появление черных пятен и полосок загнившей ткани. Для предупреждения болезни семена протравливают.
Сильно пораженные растения погибают, а переболевшие, как правило, имеют повреждения корнеплода и его деформацию. Из-за большой гибели всходов посевы сахарной свеклы пересевают, так как растения резко снижает свою продуктивность.
Установлено, что корнеедом поражаются только молодые проростки и всходы свеклы до образования настоящих листьев, поэтому оптимальная обеспеченность элементами питания помогает сократить опасный период, и может резко снизить степень поражения этой болезнью. [16, 20, 47]
СПК «Борковский» - является одним из передовых хозяйств района, где в течение многих лет сельскохозяйственные растения дают стабильные высокие урожаи.
Особое внимание уделяется сахарной свекле, которую размещают по лучшим предшественникам и выровненным полям с хорошими почвами. Под эту культуру всегда вносятся минеральные удобрения, а органические - вносят под предшественник, то есть используют их последствие.
Под сахарную свеклу, которая изучалась нами, вносилась необходимое количество минеральных удобрений, рассчитанное на урожайность 35,0-40,0 т/га корнеплодов. Наряду с тщательной основной и предпосевной подготовкой почвы это обеспечивало дружные и хорошие всходы сахарной свеклы.
В период исследований погодные условия были различны, однако своевременный и тщательный уход за растениями позволил избежать больших отклонений в количестве всходов по годам.
Количество всходов в наших исследованиях было в пределах 8,4-9,6 растений на одном метре, что в целом нормально. Формирование густоты стояния растений производилось вручную. После формирования густоты стояния количество растений на одном погонном метре составило 7 штук. Однако к моменту уборки количество выживших растений было не одинаковым. Минимальное количество растений было отмечено по варианту с полным удалением листового аппарата в фазу вилочки, где оно составило 3,8 штук на погонном метре. Удаление одного семядольного листа в фазу вилочки привело к снижению количества растений до 4,0 штук на погонном метре, в то время как на контрольно варианте это значение составляло 4,4 штуки. Снижение количества выживших растений к моменту уборки по вариантам с повреждениями листовой поверхности в фазу вилочки, связано с возможным выпадением более слабых растений, а также со степенью нанесенных им повреждений.
В этот период масса проростков сахарной свеклы во многом определяет силу роста растения в целом, то есть способность пробиваться к свету через определенный слой почвы. В засушливые годы масса 100 проростков была ниже, чем в благоприятные по увлажнению годы. Недостаточное количество осадков и влаги в почве, а также повышенная температура воздуха в 2002 году обусловили неравномерность появления всходов и меньшую их массу по сравнению со среднемноголетней. Если в среднем за период исследований масса 100 проростков составляла 14,8-15,9 г, то в 2002 году только 13,1-13,9 г.
Урожайность корнеплодов
Одним из показателей эффективности возделывания любой сельскохозяйственной культуры является ее урожайность. Этот показатель дает возможность оценить развитие растений в течении всего периода вегетации.
Анализ данных, полученных нами, свидетельствует об увеличении урожая корнеплодов во влажные годы. При этом рост урожайности наблюдается по всем вариантам вне зависимости от сроков удаления листьев. Оценивая самые ранние сроки повреждения листьев можно отметить, что средняя урожайность в засушливый 2002 год была ниже увлажненных и составила на контрольном варианте 647,4 ц/га. Эта закономерность объясняется более интенсивным нарастанием массы корнеплода во влажные годы, а также свидетельствует о коррелятивной связи между ростом корнеплода и влажностью почвы. Максимальный урожай корнеплодов, в среднем за 2001 - 2004 годы получен по варианту с удалением одного настоящего листа в фазу первой пары настоящих листьев, где он составил 77,9 т/га. Минимальная урожайность корнеплодов, отмечена в 2003 году, при полном удалении ассимиляционной поверхности в фазу пяти пар настоящих листьев, где она составила 20,2 т/га.
Чтобы иметь полное представление о влиянии ранних сроков повреждения листьев сахарной свеклы необходимо проанализировать их частичное удаление и сравнить с полным удалением ассимиляционной поверхности. Во все годы исследований, вне зависимости от увлажненности, урожайность корнеплодов сахарной свеклы при полном удалении листьев была ниже вариантов с частичным удалением, проведенным в такие же сроки. Если рассматривать усредненные данные, то можно отметить несколько закономерностей.
Прежде всего, это более высокая урожайность корнеплодов по вариантам с удалением 0,5 части и одного семядольного листа в сравнении с вариантом, где были полностью удалены семядольные листья. Разница, составила 195,2 и 175 ц/га соответственно, (табл. 19) При этом урожайность по вышеуказанным вариантам превосходила все другие с полным удалением листьев, но в более поздние сроки. Так полное удаление ассимиляционной поверхности в фазу трех пар настоящих листьев (вариант 11) повлекло снижение массы корнеплода в среднем на 167,6 грамма в сравнении с контролем, в то время как при удалении листовой массы в следующую фазу масса корнеплода снизилась на 307,9 граммов. Таким образом, снижение массы корнеплода происходит во все года проводимых исследований не зависимо от климатических факторов.
Необходимо отметить: 1. Полное удаление листьев в любую фазу развития снижает урожайность корнеплодов в различные по увлажненности годы. 2. Удаление части листовой поверхности в начальные фазы развития приводит к незначительному снижению урожайность. 3. Повреждения листового аппарата сахарной свеклы в более поздние фазы развития, существенно влияет на урожайность корнеплодов.
Целью наших исследований было изучение выживаемости растений при различной степени травмированности листового аппарата. Предполагалось, что при максимальных повреждениях листового аппарата какая-то часть растений будет погибать, однако наши исследования в течение двух лет показали, что растения выживают.
В 2003 году варианты с полным удалением листовой поверхности в фазу двух пар настоящих листьев без пересева, превышали урожайность вариантов с пересевом на 74,5 ц/га. В 2004 году вариант с пересевом по урожайности превысил вариант без пересева на 19,7 ц/га, несмотря на прибавку урожайности, уровень рентабельности снизился на 19,6%. Аналогичная закономерность прослеживалась и в 2003 году, где уровень рентабельности без пересева превышал вариант с пересевом на 45,4%. Это свидетельствует о нецелесообразности пересева растений сахарной свеклы в фазу двух пар настоящих листьев. При полном удалении ассимиляционной поверхности в фазу вилочки растения сахарной свеклы существенно снижали урожайность корнеплодов, однако уровень рентабельности хоть незначительно, но превышал варианты с пересевом. На основании полученных результатов можно сделать вывод о не целесообразности пересевов в эту фазу развития при условии полного повреждения листового аппарата. Это связано с увеличением затрат на приобретение семян и содержание основных средств производства а также ростом числа технологических операций. Пересев растений с полным удалением листовой поверхности в фазу третьей и четвертой пары настоящих листьев не целесообразен, так как урожайность корнеплодов снижается из-за сокращения вегетационного периода, а дополнительные затраты на пересев снижают уровень рентабельности.
