Содержание к диссертации
Введение
1.Обзор литературных источников 8
1.1 Биологические особенности овса 8
1.2 Влияние предпосевного внесения минеральных удобрений на урожайность и посевные качества зерна овса . 15
1.3 Семенные и сортовые особенности овса 23
1.4 Влияние норм высева на урожайность и семенную продуктивность ярового овса 31
2. Условия и методика проведения исследований 34
2.1 Схема и методика проведения исследований 34
2.2 Агрометеорологические условия в годы исследований 38
2.3 Агрохимическая характеристика почвы 45
3. Формирование агроценоза, динамика ростовых процессов и фотосинтетическая деятельность растений овса в зависимости от норм высева и азотных удобрений 47
3.1 Посевные качества сортов овса 47
3.2 Густоту стояния растений овса 52
3.3 Фотосинтетическая деятельность сортов ярового овса 55
4. Формирование урожая и его структуры 64
4.1 Величина урожая и его структуры ярового овса 64
4.2 Крупность зерна 82
5. Технологические и биохимические качества зерна 87
5.1 Технологические показатели качества 87
5.2 Биохимические показатели качества 92
6. Экономическая и энергетическая оценка минеральных удобрений и норм высева 100
6.1 Экономическая эффективность результатов исследований 100
6.2 Биоэнергетическая эффективность 102
Заключение 105
Список использованных источников 108
Приложения 127
- Влияние предпосевного внесения минеральных удобрений на урожайность и посевные качества зерна овса
- Фотосинтетическая деятельность сортов ярового овса
- Величина урожая и его структуры ярового овса
- Биохимические показатели качества
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Овес (Avena sativa L.) издавна является традиционной культурой для юга Нечерноземной полосы России, где почвы с высоким потенциальным плодородием чередуются с почвами, обладающими низким плодородием. В этом регионе с характерными в отдельные годы сложными и непостоянными погодными условиями, овес, обладая высокой пластичностью, по праву мог бы стать страховой зернофуражной культурой. К сожалению, в последнее время, в связи с сокращением поголовья сельскохозяйственных животных в регионе снизились объемы производства зерна овса. Площадь, занятая под посевами овса в Республике Мордовия, составила в среднем за последние пять лет всего 13 тыс. га, или 2 % от общей посевной площади.
За последние годы посевные площади овса в России также незаслуженно сократились в несколько раз, в то время как наметилась тенденция повышения поголовья сельскохозяйственных животных в стране. Исходя из этого, стали возрастать потребности в фуражном зерне, реализовать которые отчасти возможно будет при увеличении посевных площадей под овсом и улучшении его продуктивных качеств. Поэтому возникала необходимость провести сравнительный анализ отдельных элементов технологии возделывания овса, влияния их на фуражные и технологические качества зерна этой культуры .
Одним из основных факторов, формирующих высокую урожайность зерна, является система агротехнических приемов. Современной агрономической наукой для разных почвенно-климатических регионов страны разработаны адаптивные технологии возделывания полевых культур при различных уровнях интенсификации производства. В тоже время, за редким исключением, практически отсутствуют модели адаптивных технологий выращивания овса применительно к конкретным почвенно-климатическим зонам.
При разработке технологии возделывания сельскохозяйственных культур особый интерес представляет собой выбор рациональных доз минеральных удобрений, адаптивных сортов и их оптимальных норм высева. Поэтому актуальным является научное обоснование агротехнологических приемов производства зерна ярового овса на пищевые и фуражные цели в южной части Нечерноземной полосы России, включающие в себя внесение рациональных доз азотных удобрений, поиск наиболее продуктивных сортов и выявление их оптимальных норм высева.
Степень разработанности темы. Изучению особенностей технологии выращивания современных пленчатых и голозерных сортов овса посвящены работы О. В. Акимовой, Г. А. Баталовой, Е. А. Будиной, О. И. Гамзиковой, А. В. До-ставалова, С. Л. Елисеева, А. А. Завалина, В. А. Ильченко, И. Г. Лоскутова, З. И. Усановой, И. Ш. В условиях южной части Центрального Нечерноземья проблемой сравнительного изучения норм высева пленчатых и голозерных сортов овса и их реакцией на внесение азотных удобрений не занимались, что и послужило отправной точкой исследований.
Цель исследований: научное обоснование выбора наиболее эффективных элементов технологии выращивания зерна пленчатых и голозерных сортов ярового овса в условиях юга Нечерноземной зоны РФ.
Задачи исследований:
– определить отзывчивость сортов овса на различные сроки и дозы внесения азотных удобрений;
– выявить оптимальные нормы высева разных сортов овса, их влияние на рост и развитие растений и посевные качества семян в условиях юга Нечерноземной полосы России;
– установить оптимальный уровень технологии выращивания разных сортов овса на семенные цели с наивысшей урожайностью и семенной продуктивностью;
– дать экономическую оценку изучаемым приемам технологии производства зерна овса и разработать необходимые рекомендации сельскохозяйственному производству.
Научная новизна. Впервые в условиях южной части Нечерноземной полосы РФ, в которую территориально входит Республика Мордовия, изучено влияние доз и сроков внесения азотных удобрений и норм высева на рост и развитие растений, урожайность и посевные качества семян пленчатых и голозерных сортов ярового овса. С целью получения высококачественных семян овса необходимо предпосевное внесение азотных удобрений (N60). Установлено, что среди пленчатых сортов ярового овса лучшим оказался сорт Кречет при норме высева 5 млн всхожих семян/га, среди голозерных – сорт Першерон при норме высева 4,5 млн всх. семян /га.
Практическая значимость работы заключается в конкретных рекомендациях по выращиванию ярового овса в условиях лесостепи южной части Центрального Нечерноземья РФ. При возделывании голозерных форм овса на пищевые цели рекомендуется выращивать сорт Першерон с нормой высева в 4,5 млн всх. семян /га на фоне внесения N60 под предпосевную культивацию и N30 в подкормку в фазу полного кущения. На фуражные цели рекомендуется возделывать пленчатый сорт Кречет с нормой высева 5 млн всхожих семян/га на фоне внесения N60 под предпосевную культивацию.
Методология и методы исследований основаны на аналитическом подходе к обзору научной литературы по изучаемой проблеме, постановке цели и задач исследований. При реализации программы исследований были использованы: системный подход, метод анализа и синтеза, обобщения и сравнительного анализа. При реализации программы исследований применялись полевой, лабораторный и статистический методы.
Положения, выносимые на защиту:
– закономерности роста и продукционного процесса пленчатых и голозерных форм современных сортов ярового овса;
– особенности формирования урожайности пленчатых и голозерных сортов ярового овса в зависимости от применения азотных удобрений под предпосевную культивацию и в подкормку;
- закономерности влияния доз и сроков применения азотных удобрений на формирование вегетативной и генеративной части растений различных сортов овса при разных нормах высева.
– сравнительная оценка пленчатых и голозерных сортов овса по посевным-ным, технологическим качествам и биохимическим свойствам;
– экономическая оценка технологии возделывания сортов ярового овса.
Достоверность полученных результатов подтверждается детальной проработкой источников литературы отечественных и зарубежных авторов по заявленной теме, многолетним сроком проведения исследований и апробацией результатов опытов, корректностью используемых методик, применением современных методов анализа, достаточным объемом проведенных сопутствующих наблюдений и анализов, подробной публикацией основных положений диссертации.
Личный вклад автора. Соискатель принимал личное участие в разработке программы исследований, самостоятельно заложил полевой опыт и провел фенологические наблюдения и анализы, выполнил необходимый объем лабораторных исследований, провел теоретическое обобщение экспериментальных материалов, а также сделал аргументированные выводы и рекомендации сельскохозяйственному производству. Обобщив и проанализировав результаты, опубликовал статьи и выступил с докладами на конференциях.
Апробация работы. Основные положения исследований доложены и опубликованы в материалах X–XII Международных научно-практических конференций «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции» (Лапшинские чтения) (Саранск, 2014–2016), Всероссийской научно-практической конференции «Почва – национальное богатство, пути повышения ее плодородия и улучшения экологического состояния» (Ижевск, 2015), Международной дистанционной научно-практической конференции «Актуальные и новые направления в селекции и семеноводстве сельскохозяйственных культур» (Владикавказ, 2017).
Публикация результатов исследований. По материалам исследований опубликовано 12 статей, в том числе 3 в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК.
Структура и объем работы. Работа выполнена на 107 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству; содержит 32 таблицы, 9 рисунков, 21 приложений, 196 источников используемой литературы, в том числе 23 иностранных авторов.
Влияние предпосевного внесения минеральных удобрений на урожайность и посевные качества зерна овса
Одним из важнейших элементов раскрытия продукционного потенциала культуры и сорта является применение минеральных удобрений и рациональное их использование. Среди факторов, способствующих росту урожайности, ведущая роль принадлежит азотному питанию – от 25 до 35 % (Безлюдный Н. Н., Кухар-чик П. А., 1982; Лапа В. В., и др., 2005). Определяющую роль в формировании урожая зерна на почвах южной части Центрального Нечерноземья России также принадлежит азотным удобрениям, в том числе и подкормкам (Завалин А. А., Пасынков А. В., 2007).
Яровые зерновые культуры особо нуждаются в азотном питании в период от начала кущения до выхода в трубку, когда происходит интенсивное развитие корневой системы, побегов кущения, листового аппарата, формирование генеративных органов (Сычев В. Г., 2003; Баталова Г. А. и др., 2007).
Недостаток азота приводит к нарушению обмена веществ (медленно нарастает биомасса, листовые пластинки приобретают светло–зеленую окраску и т.д.), растения раньше переходят в репродуктивную фазу, нарушается формирование генеративных органов, снижается урожайность. Неблагоприятным фактором является также и избыток азота, вследствие чего снижается устойчивость растений к полеганию, удлиняется вегетационный период культуры. При оптимальном обеспечении азотом часто проявляется синергетический эффект – растения лучше усваивают другие питательные вещества (Блохин В. И. и др., 2001).
Азотные удобрения оказывают более интенсивное влияние на качество зерна зерновых культур по сравнению с фосфорными и калийными удобрений. Доказано, что в различных зонах России в большинстве случаев умеренные дозы азотных удобрений оказывают сугубо положительное влияние на урожайность и качество зерна. При продвижении с севера на юг вклад азотных удобрений в формирование урожая зерна снижается, а в накоплении белка возрастает. Данное явление обусловлено ухудшением условий увлажнения и уменьшением дефицита почвенного азота (Аникст Д. М., 1988).
Несбалансированность азотного питания может приводить к чрезмерному развитию одних функций растительного организма за счет других и, в результате, к снижению урожая и качества зерна. Недостаток или избыток минеральных форм азота на ранних этапах развития растений (II–III этапы органогенеза) оказывает влияние на закладку и развитие побегов кущения, на IV – VII этапах – на закладку и формирование колосков и цветков в соцветии, в период цветения и налива зерна (IX–XI этапы) – на озерненность метелки, крупность и белковость зерна (Большаков Н. В., 1994; Натрова З., Смочек Я., 1983).
В. П. Самсонов (1981) утверждает, что ряд зерновых культур в силу своих биологических особенностей, особенно в начале вегетации, не переносит повышенную концентрацию солей, поэтому в ранние фазы роста и развития дозы азота не должны быть повышенными. Внесение высоких доз минеральных удобрений до посева может оказать отрицательное влияние на ювенильное развитие растений.
В последующие периоды для зерновых культур требуется повышенное количество элементов питания, особенно азота. В этом случае подкормки являются важным приемом, регулирующим оптимальную доставку элементов питания по фазам роста растений (Панников В. Д., Минеев В. Г., 1987).
Исследования по изучению влияния сроков и доз азотных удобрений под овес в Республике Мордовия, в основном, проводились в конце прошлого столетия. По результатам исследований, проведенных на территории Мордовии Д. А. Кореньковым (1986), максимальный эффект в увеличении урожая зерновой продукции можно достичь путем дробного применения азотных удобрений, когда предпосевное внесение сочетается с подкормками в период вегетации овса.
По многолетним данным А. И. Артюхова и Г. Л. Яговенко (2009) предпосевное внесение минеральных удобрений в сочетании с подкормками в период вегетации культуры достоверно увеличивают урожайность зерна овса и улучшают его качество.
При внесении минеральных удобрений, наряду с увеличением урожайности, повышается устойчивость растений овса к засухе, болезням, вредителям, происходит улучшение кормовых достоинств зерна. По мнению Н. Н. Безлюдного Н. Н и соавт. (1982), особенно важно в это время обеспечить его необходимым количеством доступного азота из нитратных форм. Благодаря хорошо развитой корневой системе яровой овес весьма эффективно использует плодородие почв и питательные вещества, оставшиеся от предшественников. По данным Д. Н. Прянишникова (1965), овес образует в почве до 3,75 т корневых остатков на 1 га. Исследованиями Г. А. Баталовой (2000) установлено, что максимальное количество минерального азота в зерне ярового овса накапливается в начале фазы молочного состояния зерна, магния и калия – в фазу восковой, а кальция и фосфора – в фазу начала полной спелости культуры. В этот период преобладающая часть минерального азота и фосфора сосредоточена в зерне, а калия – в соломе.
По данным Н. А. Сурина (1980), при повышении минерального азота под овес на дерново–подзолистой легкосуглинистой почве с N40 до N120 на фоне P60K60 увеличивало урожайность с 3,85 до 4,56 т/га и содержание белка в зерне на 1,2–2,2 %.
Значительное влияние на урожайность и качество зерна овса оказывают микроэлементы, среди которых наиболее важную роль имеют медь, марганец, бор и цинк. По многолетним исследованиям Д. Н. Аникста (1988) при некорневых подкормках медью урожайность зерна овса возрастала на 0,25–0,35 т/га, а при заделке меди в почву – на 0,35–0,42 т/га. В условиях Нечерноземной зоны России более высокая продуктивность овса (до 7 т/га) отмечена в годы с пониженной температурой воздуха в мае и повышенным количеством осадков в мае и начале июня. Эффективность использования минеральных удобрений под яровой овес зависит от уровня плодородия почвы.
Лучшим фоном плодородия почвы для овса оказался средний, на котором была достигнута максимальная урожайность культуры и высокая окупаемость минеральных удобрений. Самая низкая окупаемость удобрений была на высокоплодородных почвах (Аникст Д. Н., 1988). Доказано, что при недостатке фосфора замедляется рост растений овса и удлиняется его период вегетации. По мнению автора, для получения высокого урожая зерна овса необходимо внести РК удобрения в пределах 60–70 кг/га. На торфяно–болотных почвах калийные удобрения целесообразно вносить весной.
Полное минеральное удобрение резко поднимает урожайность этой культуры во всех почвенно–климатических зонах страны. В Удмуртском ГНИИСХ были проведены исследования по изучению влияния доз минеральных удобрений на урожайность и качество зерна овса. Исследованиями М. А. Степановой (2005) доказано, что с увеличением доз минеральных удобрений содержание общего азота и белка возрастает. Норма высева и окультуренность почв не оказали существенного влияния на содержание фосфора и калия в зерне овса. Минеральные удобрения повышали содержание белка в зерне, снижали пленчатость зерна овса и увеличивали натуру зерна. На высоко окультуренной почве содержание белка и натура зерна овса была выше, а пленчатость ниже.
Для сортов овса различных групп спелости в зависимости от почвенно– климатических характеристик региона возделывания норма высева семян достаточно широко варьирует. В Мечетлинском ОПХ (Башкортостан) изучали различные способы основной обработки почвы и нормы высева овса. С увеличением норм высева повышалась полевая всхожесть семян: при высеве 3,5 млн шт. на 1 га она составляла в среднем 79,9 %, 4,5 млн шт. – 83,7 %. При норме высева 5,5 млн шт./га образовалось самое большое количество продуктивных стеблей (461,8 шт./м2), но при этом число зерен в метелке было наименьшим, в результате чего их масса со снопа была меньше, чем при норме высева 4,5 млн шт./га (Фатыхов И. Ш., 2015).
Одной из главных задач при создании условий, которые способствуют в полной мере раскрыть генетический потенциал сортов зерновых культур является разработка рациональной системы питания растений (Гамзикова О. И., 1994; Войтович Н. В. и др., 2002).
Одним из важнейших элементов раскрытия потенциала сорта являются минеральные и органические удобрения и рациональное их использование. Среди главных факторов повышения семенной продуктивности овса принадлежит азотному питанию, на его долю приходится от 25 до 35 % от всех возможных средств поступления питательных веществ в растения (Безлюдный Н. Н., Кухарчик П. А., 1982; Лапа В. В. и др., 2005).
Одной из главных задач для получения высокого урожая зерна на дерново– подзолистых почвах Волго–Вятского региона России также принадлежит азотным удобрениям, в том числе подкормкам (Семенов С. А., 1990; Герцузский Д. Ф., 1990; Завалин А. А., Пасынков А. В., 2007). Под яровые зерновые культуры больше других элементов в период от начала кущения до выхода в трубку имеется потребность в стабильном азотном питании. В этот период происходит очень интенсивное развитие боковых побегов кущения, корневой системы, ассимиляционного аппарата, формирование генеративного органа – метелки (Сычев В. Г., 2003; Баталова Г. А. и др., 2007).
При недостатке азота происходит нарушение обмена питательных веществ между всеми генеративными органами растения. Растительный организм очень рано переходит в репродуктивную фазу, наблюдается нарушение образования генеративных органов, сильно снижается урожайность культуры. Однако избыток азота часто приводит к снижению устойчивости растений овса к полеганию, повышению высоты растений, удлинению вегетационного периода. В. И. Блохин и соавт. (2001) отметили, что при оптимальном обеспечении растений ярового овса азотом происходит более интенсивное усвоение других элементов питания, что указывает на синергетический эффект с азотом.
Азот является основной составной частью белков и не может быть заменен никаким другим элементом питания (Павлов А. Н., 1968; Чуб М. П.,1980). Без азота не образуется хлорофилла и не происходит процесса фотосинтеза (Носенко В. В., 1970). Для большинства районированных сортов всех зерновых культур наиболее эффективно использовать азот в дозе, редко превышающей 90 кг/га действующего вещества (Герцузский Д. Ф., 1990; Завалин А. А., Потапов В. И., 1996).
Фотосинтетическая деятельность сортов ярового овса
Фотосинтетическая деятельность культурных растений является основой формирования биологической урожайности. К основным показателям продукционного процесса относятся площадь ассимилирующей поверхности, фотосинтетический потенциал и чистая продуктивность фотосинтеза, отражающие, как правило, тесную прямую зависимость с урожайностью биомассы культуры. Фо-тосинтетически активная радиация (ФАР) является одним из важнейших факторов формирования продуктивности сельскохозяйственных растений. В повышении фотосинтетической деятельности и коэффициентов использования фотосин-тетически активной радиации растениями овса важную роль играет такой фактор, как минеральное питание (Игитова Н. С., 1970). Для истинного установления эффективности реализации световых ресурсов на формирование биологической массы растений необходимо знать не только максимальную площадь листьев, но и интенсивность работы ассимиляционной поверхности листового аппарата на создание урожая в течение всего вегетационного периода: фотосинтетический потенциал (ФП) и чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ). Фотосинтетический потенциал растений овса тесно связан с площадью листовой поверхности (Акимова О. В., 2006). Формирование на поле оптимальной по размерам площади листовой поверхности является важным элементом технологии и имеет значение с позиции эффективного поглощения световой энергии для осуществления процесса фотосинтеза (Потапова Н. В. и др., 2013).
В. В. Лапа и В. Н. Босак (2004) утверждают, что как чрезмерная, так и изре-женная площадь листьев, сформировавшаяся в агрофитоценозе, может привести к существенному снижению урожая.
По данным Т. А. Ереминой (2000), проводившей наблюдения за развитием ассимиляционной поверхности овса на выщелоченном черноземе Республики Мордовия, листовая поверхность изменялась по фазам развития в такой последовательности: медленно нарастала до фазы кущения, интенсивнее увеличивалась в период трубкования и выметывания, достигала максимума в фазе молочного состояния зерна и снижалась к началу фазы восковой спелости. В проведенных исследованиях отмечена несколько иная закономерность (табл. 8).
Ассимилирующая поверхность листового аппарата овса повышалась до окончания фазы выхода в трубку и к моменту полного выметывания метелки происходило некоторое снижение этого показателя. В этот период было отмечено отмирание нижнего листа у отдельных растений и повреждение нижних листьев и их влагалищ, а также нижней части стебля корончатой ржавчиной (Puccinia coronifera Kleb.). К подобному выводу в своих исследованиях пришел и Н. А. Си-дельников (2006), который установил, что площадь листьев растений ярового овса возрастала только до фазы выхода в трубку.
Следует отметить, что наиболее быстрое формирование листового аппарата в фазу выхода в трубку было отмечено у пленчатого овса сорта Горизонт. Однако к моменту выметывания метелки по этому показателю с ним сравнялся пленчатый сорт Кречет. Голозерные сорта овса по сравнению с пленчатыми формировали несколько меньшую ассимиляционную поверхность. Площадь листовой поверхности у голозерных сортов практически по всем фазам развития растений была примерно равной. Следует отметить тенденцию некоторого повышения ассимиляционного аппарата листьев у голозерного сорта Першерон на варианте с применением минеральных удобрений и при норме высева в 5 млн всхожих семян на 1 га.
Ассимилирующая поверхность листового аппарата овса повышалась до окончания фазы выхода в трубку и к моменту полного выметывания метелки происходило некоторое снижение этого показателя. В этот период было отмечено отмирание нижнего листа у отдельных растений и повреждение нижних листьев и их влагалищ, а также нижней части стебля корончатой ржавчиной (Puccinia coronifera Kleb.). К подобному выводу в своих исследованиях пришел и Н. А. Си-дельников (2006), который установил, что площадь листьев растений ярового овса возрастала только до фазы выхода в трубку.
Следует отметить, что наиболее быстрое формирование листового аппарата в фазу выхода в трубку было отмечено у пленчатого овса сорта Горизонт. Однако к моменту выметывания метелки по этому показателю с ним сравнялся пленчатый сорт Кречет. Голозерные сорта овса по сравнению с пленчатыми формировали несколько меньшую ассимиляционную поверхность. Площадь листовой поверхности у голозерных сортов практически по всем фазам развития растений была примерно равной. Следует отметить тенденцию некоторого повышения ассимиляционного аппарата листьев у голозерного сорта Першерон на варианте с применением минеральных удобрений и при норме высева в 5 млн всхожих семян на 1 га.
Площадь листовой поверхности при норме высева семян овса 5 млн шт./га у всех практически изучаемых сортов оказалась выше, чем при норме высева 4,5 млн шт./га. Применение азотных удобрений также оказало существенное влияние на формирование ассимилирующей поверхности листьев. Однако дополнительное внесение азотных удобрений в подкормку в целом достоверного прироста листового аппарата не дало.
Закономерности в формировании площади листового аппарата были примерно одинаковыми во все годы исследований, с той лишь разницей, что суммарная ассимиляционная площадь зависела от метеорологических условий вегетационного периода. Самый низкий уровень листовой поверхности овса был отмечен в засушливом 2012 году, более высокий в 2014 году оптимального увлажнения (прил. 1–3).
Овес отличается весьма быстрыми темпами накопления сухой биомассы растений в начальный период своего развития (Курятникова Н. А., Кирасиров З. А., 2009). Накопление сухого вещества происходит пропорционально формированию ассимиляционной поверхности листового аппарата и увеличивается с возрастом растений овса (табл. 5 , прил. 4–6).
Однако если ассимилирующая поверхность листьев овса достигала максимума к моменту выметывания метелки, то накопление сухого вещества продол жалось вплоть до полной спелости культуры. Выявлена тесная сопряженность содержания сухого вещества с урожайными данными (r=0,83).
Более высокая воздушно–сухая масса отмечалась у пленчатого сорта Кречет. Голозерные сорта овса заметно уступали по этому показателю пленчатым сортам и практически не отличались друг от друга по накоплению сухого веще ства в растениях. Можно отметить лишь тенденцию к некоторому повышению содержания сухого вещества у сорта Першерон на фоне внесения предпосевной дозы азотных удобрений с дополнительной подкормкой в фазу кущения культуры (вариант N60+N30).
Применение минеральных азотных удобрений оказало более существенное влияние на динамику накопления сухого вещества, чем нормы высева и сортовые особенности овса вместе взятые. К примеру, сорт Кречет на варианте с нормой высева семян в 4,5 млн шт./га при припосевном внесении азота в дозе N60 обеспечил прибавку воздушно–сухой массы на 24 % по сравнению с контролем, а при комбинированном внесении азота (N60+N30) этот прирост составил 28 %. Подобная закономерность отмечена и на варианте с нормой высева семян 5 млн шт./га.
По мнению З. И. Усановой и В. М. Гуляева (2011) увеличение нормы высева ярового овса с 4 до 6 млн шт./га повышало фотосинтетическую деятельность посевов, что положительно отразилось на продуктивности соцветия. Показатель воздушно–сухой массы находился в сильной прямой зависимости с урожайными данными овса (r=0,81).
Интегральным показателем процесса фотосинтеза растений овса является фотосинтетический потенциал (ФП) листьев, который тесно связан с уровнем формирования урожайности. Фотосинтетический потенциал, это параметр, характеризующий возможность использования растениями активной солнечной радиации для хода процесса фотосинтеза в течение вегетации. (Акимова О. В., 2007).
Проведенные по трем основным периодам вегетации ярового овса расчеты фотосинтетического потенциала показали (табл. 10, прил. 7–9), что эта величина находилась в тесной взаимосвязи с конечной продуктивностью растений – урожайностью зерна (r=0,75). В начальный период вегетации ярового овса от кущения до выхода в трубку фотосинтетический потенциал был наименьшим (от 369 до 517 тыс. м2 сут./га). В период от выходы в трубку до выметывания отмечен наивысший уровень фотопотенциала (от 651 до 925 тыс. м2 сут./га). В третий расчетный период от выметывания до молочно–восковой спелости отмечено существенное снижение данного показателя.
Величина урожая и его структуры ярового овса
Около тридцати субъектов входят в Нечерноземную зону Российской Федерации. В южной часть центрального Нечерноземья находятся территории следующих субъектов РФ: республики Чувашия и Мордовия, Тульская и Орловская области, южные части Нижегородской, Калужской, Брянской, Московской и Рязанской областей (Природно–сельскохозяйственное районирование… , 1975). Это регион с высоким по плотности населением, в котором интенсивно развивается животноводство и сопутствующее к нему производство кормов. Наиболее проблемным вопросом в кормлении животных и птицы являются концентрированные корма. Весьма непросто получить высокие урожаи зернофуражных культур на почвах с низким потенциальным плодородием и в зоне неустойчивого по годам увлажнения. С целью повышения продуктивности зернового поля необходимо выращивать более приспособленные культуры для почвенно–климатических условий этого региона. Такой культурой является яровой овес – одна из наиболее адаптивных и продуктивных культур Нечерноземной полосы России, которую наши предки с давних времен возделывали на почвах с низким естественным плодородием (Баталова Г. А., 2013).
Несмотря на усилия отечественных селекционеров по выведению сортов овса интенсивного типа, площади посева под этой зернофуражной культурой в Нечерноземной зоне в последнюю четверть века незаслуженно сократились в несколько раз. Например, наибольшая посевная площадь под овсом была в России 1990 году – 9,1 млн га, что в 2,7 раза превышает площадь посева под овсом 2013 года (3,3 млн га). Валовой сбор зерна овса в 2013 году был на 60 % ниже, чем в 1990 году и составил 4,9 млн тонн (Российский рынок овса…, 2013). Подобное снижение посевных площадей произошло практически по всем регионам России. Вышесказанное и послужило отправной точкой для проведения исследований на территории Республики Мордовия, расположенной на юге Нечерноземной полосы России.
Одним из основных показателей, характеризующих плодородие почвы и эффективность использования минеральных удобрений, является урожайность сельскохозяйственных культур. Проведенные исследования свидетельствуют, что сложившиеся метеорологические условия оказали значительное влияние на урожайность овса и его семенную продуктивность (табл. 12). При более благоприятных в целом погодных условиях самый высокий уровень урожайности зерна овса был получен в 2013 году. Средняя урожайность зерна этой культуры в опыте в этом году составила 2,72 т/га. В 2013 году этот показатель был равен 2,59 т/га. Самый низкий уровень средней урожайности овса в опытах был получен в 2014 году и составил 2,13 т/га. Коэффициент корреляции (r) показателя средней урожайности в опытах с гидротермическим коэффициентом (ГТК) составил 0,73.
Наибольшая урожайность зерна овса в 2012 году была получена при возделывании плёнчатого сорта Кречет – 4,27 т/га, далее по урожайности следовали сорта Горизонт и Эклипс, 3,51 т/га и 3,12 т/га, соответственно на фоне применения минерального азотного удобрения на фоне N60 + N30 при норме высева 5,0 млн шт. всхожих семян на 1 га. Голозерные сорта овса по урожайности уступали пленчатым, при урожайности сорта Вятский – 2,78 т/га, сорта Першерон – 2,86 т/га при норме высева 5,0 млн шт. всхожих семян на 1 га на фоне применения минерального азотного удобрения в дозе N60 + N30
В 2013 году урожайность плёнчатых сортов можно разместить в следующей последовательности: Кречет – 3,92 т/га, Горизонт – 3,72 т/га и Эклипс – 2,91 т/га. Голозерные сорта в этом году, также как и в предыдущем, уступали по урожайности пленчатым при урожайность сорта Вятский 2,58 т/га, сорта Першерон – 2,73 т/га.
В 2014 году урожайность была получена при возделывании плёнчатого сорта Кречет 3,06 т/га, далее по урожайности следовали сорта Горизонт и Эклипс 2,90 т/га и 2,38 т/га. Голозерные сорта по урожайности также уступали пленчатым, при урожайности сорта Вятский – 2,07 т/га, сорта Першерон – 2,13 т/га (рис. 5).
Многочисленными исследованиями доказано, что минеральные удобрения играют значительную роль в стабилизации плодородия и повышении урожайности сельскохозяйственных культур. Азот среди элементов питания является одним из основных факторов, необходимых для растений, в то же время он является наиболее подвижным в почве. Минеральный азот, как правило, под овес вносят под предпосевную культивацию и по вегетирующим растениям в подкормку. В то же время в агрономической литературе нет единого мнения о целесообразности внесения азотных удобрений в подкормку. Например, З. И. Усанова с соавт. (2014) установили, что в условиях Центрального Нечерноземья для получения запланированной урожайности ярового овса с высокими качественными показателями следует вносить либо полные расчетные дозы азота, либо по половине расчетной дозы до посева и в подкормку по вегетирующим растениям в фазу выхода в трубку. В. Н. Макаровым и В. И. Кельчиным (2016) выявлено, что внесение азотных удобрений в фазу кущения в подкормку способствовало достоверному росту урожайности зерна ярового овса. К подобному выводу пришел и А. С. Васильев (2011), который провел исследования в Центральном Нечерноземье.
По мнению З. И. Усановой и соавт. (2014), сроки внесения азотных удобрений под яровой овес должны быть максимально приближены к наиболее важным этапам формирования основных элементов продуктивности растений. Сближение сроков внесения азотных удобрений к периоду максимального потребления азота растениями овса позволяет уменьшить непроизводительные потери его через почву и атмосферу, тем самым снизить угрозу загрязнения окружающей среды нитратными формами.
Внесение минеральных удобрений достоверно увеличивало урожайность зерна сортов овса. Наибольший сбор зерна овса наблюдался у пленчатого сорта Кречет в 2012 году при норме высева 5,0 млн всх. семян на 1 га и внесении N60+N30 (прибавка урожайности по сравнению с контролем без удобрений и при норме высева 5,0 млн семян равнялась 1,04 т/га). По сортам Горизонт и Эклипс по тем же вариантам прирост урожайности зерна составил 1,16 и 0,88 т/га соответственно. Лучшую результативность для овса сорта Кречет обеспечивало в 2013 году применение N60 и N60+N30 при норме высева 5,0 млн шт./га. Для остальных же сортов овса в разные года исследований более высокую урожайность зерна обеспечивало внесение N60+N30 при норме высева 5,0 млн всх. семян на 1 га.
Отзывчивость овса на удобрения зависела, как от погодных условий вегетационного периода (в 2013 году прибавка урожайности от внесения удобрений была выше, чем в 2012 и 2013 годах), так и от возделываемого сорта (овес сорта Кречет в среднем за 3 года исследований лучше других сортов отзывался на удобрения).
Следует отметить, что действие всех трех изучаемых факторов по годам было достоверным (прил. 10–12). Дисперсионный анализ показал, что более точным оказались результаты исследований в 2014 году, когда НСР05 частных различий отмечалась в пределах 0,14 т/га.
Наибольший прирост урожая зерна овса в среднем за три года (62 %) отмечался на варианте с пленчатым сортом овса Кречет на фоне внесения азотных удобрений в дозе N60 при норме высева в 5 млн всхожих семян на 1 га (табл. 13).
Более значительными были прибавки урожая зерна от применения доз азотных удобрений, причем более отзывчивыми на удобрения оказались голозерные сорта (от 23 до 35 %). Так на фоне внесения азотных удобрений в дозе N60 прибав ка урожая зерна по сравнению с сортом Горизонт составила 10 %.
При проведении трехлетних исследований была обнаружена следующая закономерность: пленчатые сорта ярового овса более весомо реагировали на повышение нормы высева с 4,5 до 5 млн шт./га (по вариантам от 17 до 35 %), а голозерные отзывались на повышение нормы высева слабее (от 3 до 13 %).
Следует вывод, что пленчатые сорта ярового овса следует высевать с нормой высева 5 млн всхожих семян на 1 га, а голозерные сорта с нормой высева в 4,5 млн. Если у пленчатых сортов подкормка азотом в фазу полного кущения в дозе N30 в целом большого эффекта не дала, то голозерные сорта положительно отзывались на этот агроприем.
Биохимические показатели качества
Овес, как и другие зернофуражные культуры, нуждается в повышении количества и качества белка, а также улучшении других биохимических показателей зерна. В последнее время на смену старым сортам пришли новые более продуктивные сорта овса. Многие из них имеют невысокие питательные качества, поэтому актуальной проблемой современной селекции является повышение качества зерна этой культуры. В связи с этим являются весьма перспективными голозерные формы овса, интерес к использованию которых в последние годы заметно возрос. Повышенное внимание к голозерности овса объясняется высокой питательностью зерновок в сравнении с пленчатыми сортами. Вместе с тем голозерные сорта овса по продуктивности все еще уступают пленчатым (Акимова О. В., 2008).
В литературе нет единого мнения о том, какие формы овса – пленчатые или голозерные – имеют более высокое содержание белка. М. И. Нагибин с соавт. (2014) при исследовании большого сортового ассортимента селекционных образцов установили, что голозерные сорта ярового овса по сравнению с голозерными, обладают повышенным содержанием белка.
В опытах, проведенных Ю. В. Борисовой (2008), у пленчатых сортов Фобос и Ровесник содержание крахмала было в пределах 35,5–39,4 %, а у голозерных Левша и Тюменский голозерный – 47,4–48 3 %.
Г. А. Баталова (2013) считает, что урожайность голозерных форм овса можно считать низкой лишь условно, поскольку у современных голозерных сортов она достигает порядка 5,5–6,0 т/га, а при выходе крупы из голозерного овса в 99 %, их технологическая ценность становится выше пленчатого, у которого выход крупы составляет всего 71 % (Burrows V. D. u.a., 2001).
Проведенные нами исследования показали, что более высокий уровень белка в зерне овса отмечен в 2013 г (табл. 27). В среднем по опыту этот показатель составил в 2013 году 12,3 %, в 2012 году этот показатель был равен 11,8 %, а в 2014 году он составил всего 9,6 %. Содержание белка оказалось по годам в слабой прямой зависимости с уровнем урожайности культуры (r=0,56).
В целом голозерные сорта овса в среднем за три года по содержанию белка уступали пленчатым сортам Кречету и Горизонту (рис. 8). При сравнении пленчатых сортов по содержанию белка более предпочтительным оказался сорт Кречет. Эклипс по этому показателю уступал и Кречету и Горизонту.
Следует отметить такую закономерность, у пленчатых овсов более высокое содержание белка отмечалось от внесения азотных удобрений на фоне применения нормы высева в 4,5 млн всхожих семян на 1 га, тогда как у голозерных сортов этот показатель был более высоким на варианте с посевной нормой семян в 5 млн шт./га (табл. 28).
Исследования содержания крахмала в зерне овса показали, что более высокое содержание крахмала обнаружено было в зерне овса в 2013 г. В среднем по опыту этот показатель в 2013 г. составил 31,4 %, в 2012 г. – 29,9 %, в 2014 г. – 25,5 % (табл. 29). На уровень содержания крахмала в зерне овса значительное влияние оказали погодные условия.
У другого пленчатого сорта Эклипс и двух голозерных сортов Вятский и Першерон уровень крахмала в зерне овса был ниже контрольного сорта.
Применение минеральных азотных удобрений повышало содержание крахмала в зерне, как пленчатых, так и голозерных сортов овса. При внесении азотных удобрений в подкормку также способствовало некоторому повышению крахмали-стости зерна овса.
При проведении исследований обнаружена такая закономерность у пленчатых сортов овса (особенно у Горизонта и Кречета) с увеличением нормы высева с 4,5 до 5 млн шт./га семян происходило более интенсивное повышение крахма-листости зерна, чем у голозерных сортов.