Содержание к диссертации
Введение
1 Экологическая реакция сортов ячменя на изменяющиеся условия внешней среды 11
1.1 Адаптивный потенциал ячменя в условиях региона Сибири 11
1.2 Роль температурных условий и влагообеспеченности в формировании хозяйственно-ценных свойств ячменя 28
2 Условия, исходный материал и методика проведения исследований 38
2.1 Почвенно-климатические условия зоны 38
2.2 Погодные условия в годы проведения опытов 45
2.3 Материалы и методика проведения исследований 51
3 Влияние экологических условий на хозяйственно биологические свойства сортов ячменя 67
3.1 Урожайность и масса 1000 зёрен 67
3.1.1 Экологическая изменчивость урожайности и массы 1000 зёрен ячменя 67
3.1.2 Влияние температурного режима на урожайность и массу 1000 зёрен 77
3.1.3 Влияние влагообеспеченности на урожайность и массу 1000 зёрен 85
3.2 Качество зерна 91
3.2.1 Качество зерна ячменя в зависимости от теплообеспеченности 91
3.2.2 Качество зерна ячменя в зависимости от влагообеспеченности 97
3.3 Влияние абиотических факторов на урожай культуры 102
3.4 Устойчивость сортов ячменя к болезням и вредителям 115
3.5 Экологическая пластичность, стабильность и гомеостатичность ячменя 126
4 Экономические и биоэнергетические показатели формирования продуктивности культуры 143
4.1 Экономическая эффективность возделывания ячменя 143
4.2 Биоэнергетическая эффективность возделывания ячменя 148
Заключение 155
Практические рекомендации 158
Библиографический список 159
Приложения 190
- Адаптивный потенциал ячменя в условиях региона Сибири
- Экологическая изменчивость урожайности и массы 1000 зёрен ячменя
- Влияние абиотических факторов на урожай культуры
- Биоэнергетическая эффективность возделывания ячменя
Адаптивный потенциал ячменя в условиях региона Сибири
История развития растениеводства является по существу, историей повышения адаптивности в используемых системах «генотип – среда». Между тем, в практике мы сталкиваемся с повсеместной неадаптивностью сельскохозяйственного природопользования. При этом неадаптивность сельскохозяйственного производства проявляется не только в необходимости постоянного наращивания затрат исчерпаемых ресурсов, но и в росте климатической и особенно погодной зависимости величины и качества урожая. Даже в странах с наибольшим уровнем химико-техногенной интенсификации растениеводства вариабельность урожайности по годам для большинства сельскохозяйственных культур на 60-80 % зависит от перемен в погоде. Потенциал адаптации каждого вида лежит в основе его введения в культуру, и реализации возможностей повышения потенциальной продуктивности и экологической устойчивости за счёт селекции и агротехники (Жученко А.А., 2010).
Сибирь принято считать зоной рискованного земледелия. Однако это не мешает получать высококачественное ячменное зерно. Если сравнить биопотенциал России (взятый за единицу), то для Восточной Сибири он будет равен 0,53-0,54, а для Хакасии, Якутии и Читинской области – 0,34. В то же время в Краснодаре биопотенциал будет равен 1,25-1,40 % (Сурин Н.А., 2006).
Оценка современного сортимента ячменя указывает на то, что потенциал его продуктивности составляет 7,0-8,0 т/га (Косяненко Л.П., 2008, Сурин Н.А., Ляхова Н.Е., 1993). Вот только даже в благоприятные годы получить такой урожай проблематично. Так, сбор зерна в благоприятные годы обычно не превышает 45 %, а в экстремальные годы – 20 % возможного. Часто урожайность новых сортов в хозяйстве не превышает 1,0 т/га (Сурин Н.А., 2011). Значительное изменение урожайности в сторону снижения при неблагоприятных условиях можно объяснить слабой приспособленностью данного сорта к почвенно-климатическим условиям того или иного региона (Косяненко Л.П., 2002).
Свойству адаптивности, являющей собой отношения организмов с окружающей средой, характерно единство таких, казалось бы, разных по значению терминов, как пластичность и стабильность. Это позволяет терминам «адаптивность» и «экологическая пластичность» взаимозаменять и взаимодополнять друг друга.
Л.К. Бутковская (2005) под адаптивным потенциалом высших растений понимает способность такого рода организмов к выживанию в экстремальных условиях, воспроизведению и дальнейшему саморазвитию в периодически меняющихся условиях жизнедеятельности.
Проблемой экологической пластичности при создании сортов в разные годы занимались многие исследователи. Среди них: В.П. Кузьмин (1965); В.А. Зыкин, В.В. Мешков, В.А. Сапега (1984); Н.И. Вавилов (1987); Э.Г. Иванченко, В.Г. Вольф, П.П. Литун (1978); Н.М. Федулова, Н.И. Аниськов (1988, 2007); А.А. Грязнов (1996); О.С. Корзун (2010).
Пластичность в научной среде часто отождествляется с понятием адаптивность. Данные термины подразумевают изменения в организме, позволяющие повысить выживаемость организма в различных условиях окружающей среды. Адаптация есть отражение многообразия взаимоотношений между растениями и внешней средой. В роли критерия оценки способности растений адаптироваться выступает их устойчивость к разного рода неблагоприятным условиям окружающей среды (Сурин Н.А., Ляхова Н.Е. (1993), Сурин Н.А. (2011)).
Об адаптивности сортов к условиям среды, главным образом, судят по показателям пластичности и стабильности их урожайности, которая представляет собой важный количественный параметр. Наибольшей точности оценки сортов способствует изучение их в контрастных условиях внешней среды в течение трёх и более лет. Это особенно важно в условиях, когда в течение полевого сезона отмечается резкий контраст погодных условий (засуха сменяется переувлажнением) (Клыков А.Г. и др., 2014). В Канской лесостепи периодически случаются такого рода контрастные проявления погоды, когда июньская засуха сменяется июльскими обильными дождями.
По мнению Д.Н. Галицкого (2014) различают разные типы экологической адаптивности: пластичность и стабильность. Ценность сортов сельскохозяйственных растений зависит не только от абсолютных значений уровня урожайности, но и в значительной мере от экологической пластичности, способности сорта в различных условиях внешней среды достигать определённого значения урожайности. Поэтому изучение природы взаимодействия генотип-среда – одно из центральных направлений в современных генетико-селекционных исследованиях. Взаимодействие генотип-среда характеризуется рядом понятий: приспособляемость, пластичность, стабильность, гомеостаз, устойчивость и т. д.
Д.Ф. Жирнова (2005) утверждает, что экологическая пластичность сорта оказывает большое влияние на стабильность урожаев по годам. Она приводит выводы финских селекционеров, свидетельствующие о том, что главным образом пластичность сорта зависит от раннеспелости. Кроме того, пластичность зависит от устойчивости сорта к болезням и вредителям, а также – к полеганию, осыпанию и прорастанию зерна на корню. По мнению Д.Ф. Жирновой (2005) экологическая устойчивость растений играет далеко не последнюю роль в процессе определения показателя биологической продуктивности сельскохозяйственных культур при условии рассмотрения устойчивости растений в качестве эволюционно и генетически обусловленной способности видов и сортов сопротивляться стрессам. Повышенной пластичностью, по данным Ю.М. Борисова (1995) обладают гетерогенные сорта. Но при этом, по его мнению, бывают некоторые потери в продуктивности.
Термины «пластичность» и «стабильность», согласно трактовке Р. Риклефса (1979) характеризуют потенциал генотипической и модификационной изменчивости некоторых признаков и видов растений. По его мнению, их пластичность и стабильность под влиянием факторов внешней среды, неотъемлемы и являются необходимым свойством адаптивности (Риклефс Р., 1979). Адаптивность сорта, по мнению Т.А. Анохиной и Е.М. Чирко (2009), следует рассматривать с позиции пластичности, стабильности и гомеостатичности.
В связи с реализацией уровня развития признаков понятие пластичности имеет несколько смыслов. Так, в генетическом смысле, пластичность представляет собой степень модифицируемости признаков. Это позволяет генотипу приспосабливаться к разного рода условиям внешней среды. В агрономическом же смысле пластичность – есть степень распространения генотипа (сорта) в производстве.
По мнению Р. Риклефса (1979) решение о внесении сортов в Государственный реестр селекционных достижений должно приниматься на основе ускоренной оценки сортов по экологической пластичности. Достичь её можно путём изучения сортов в экстремальные годы.
Л.П. Косяненко (2009) утверждает, что если в благоприятных условиях преимущества получают высокопродуктивные сорта, то в неблагоприятных – сорта с устойчивостью к абиотическим стрессам. Рост потенциальной продуктивности сопровождается снижением устойчивости к экстремальным условиям окружающей среды. Это приводит к снижению фактической урожайности сорта.
В конце ХХ века произошёл скачок роста интереса к изучению экологической пластичности сортов сельскохозяйственных культур. Как вариант, это можно объяснить не устойчивым климатом, а также – повальным внедрением в производство интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Хотя селекционеры и без того всегда уделяли данному признаку немалое внимание (Зыкин В.А., 1984).
Н.И. Вавилов (1967) считал вопрос о взаимоотношениях организма и среды наиважнейшим из всех разделов селекции. По его словам, основой для практической селекции служит понимание экологической дифференциации сортов.
Существуют следующие виды абиотических (воздух, осадки, свет и т.д.) и биотических (конкуренция, нейтрализм и т.д.) факторов окружающей среды. Все они в комплексе задают направление селекции в той, или иной, зоне. В частности, селекция на устойчивость к неблагоприятным условиям данной зоны, предполагает наличие подходящего исходного материала, его исследование в различных условиях внешней среды.
В сложных условиях сибирского климата к сорту предъявляются довольно высокие требования. Дело здесь не только в том, что уже созданные сорта не достаточно урожайные и урожаи их не очень стабильные. Ещё здесь дело в том, что в производственных условиях они теряют эти свойства в процессе возделывания. Вновь создаваемые сорта должны быть как высокоурожайными, так и стабильноурожайными в любых условиях возделывания данной сельскохозяйственной культуры. В.П. Шаманин (2003) считает, что создание иммунных сортов не только позволит обеспечить стабильность и качество производимой продукции, но и будет благоприятствовать улучшению экологической ситуации в данном регионе. Это, по его мнению, приведёт к снижению пестицидной нагрузки на внешнюю среду.
Экологическая изменчивость урожайности и массы 1000 зёрен ячменя
Объективным интегрирующим показателем, определяющим ценность хозяйственных и биологических свойств сорта, является урожайность. Большое влияние на её уровень оказывают как место выращивания, так и метеорологические условия года испытания. При оптимизации условий выращивания, как показывают данные науки и практики, вклад сорта и технологий в урожайность сельскохозяйственных растений примерно равны. Урожайность – сложный комплекс, образованный взаимодействием частных признаков. В то же время всегда можно выделить наиболее важные количественные признаки, от которых в значительной степени зависит зерновая продуктивность сорта и её стабильность (Ерошенко Л.М., Ерошенко А.Н., 2010). Наиболее значимым фактором для формирования высокой урожайности культуры являются погодные условия, доля воздействия которых может варьировать от 30 до 65 % (Дериглазова Г.М., 2012). Урожайность любого сорта формируется, как считает В.А. Сапега (2011), в результате взаимодействия его генотипа с условиями окружающей среды. Поэтому наибольший эффект достигается при выращивании сортов, в максимальной степени адаптированных к местным условиям (Войсковой А.И., 2003).
Масса 1000 зёрен характеризует величину и крупность зерна. Чем крупнее зерно, тем, соответственно, больше масса 1000 зёрен. В случае равного размера большая масса 1000 зёрен указывает на большой запас в таких зёрнах питательных веществ. Зерно с большей массой 1000 зёрен имеет лучшие технологические свойства. В такой ситуации в нём на оболочку приходится меньшая доля, а на более ценную часть зерна (эндосперм), в то же время, приходится большая часть (Титова Е.М., Внукова М.А., 2008). Анализируя урожайность сортов ячменя, взятых за стандарт за период 2005-2014 гг. можно сказать, что урожайность стандарта среднеспелых сортов Ача, была в среднем выше, чем у стандарта скороспелых сортов Биома на 0,28 т/га (2,77 и 2,49 т/га, соответственно).
Урожайность голозёрного стандарта сорта Оскар за тот же период была 2,19 т/га, что ниже урожайности скороспелого Биома на 0,3 т/га. Если сравнивать урожайность стандартов плёнчатых и голозёрных ячменей, то у плёнчатых она была выше на 0,44 т/га (2,63 и 2,19 т/га, соответственно) (рис. 4).
В целях объективной оценки сортов ячменя нами были выделены периоды, в основу которых положено наличие сорта в данном периоде. Лидером по урожайности по праву можно назвать сорт раннеспелой группы Биом. За периоды 2005-2014 гг. и 2011-2014 гг. Вулкан уступал стандарту по урожайности, сорт Абалак имел урожайность на его уровне. А за период 2002-2014 гг. Абалак сформировал наибольшую урожайность среди всех исследуемых сортов (табл. 8, прил. 7). Анализ урожайности раннеспелых сортов ячменя за период 2008-2012 гг. позволил установить наличие достоверной прибавки Вулкана к стандарту 0,12 т/га. В период 2011, 2012 гг. прибавку в 0,18 т/га показал сорт Абалак (табл. 8).
Среди скороспелых ячменей урожайность в период 2011-2014 гг. сорта Биом была выше, чем у двух других сортов группы. Проведённый дисперсионный анализ группы скороспелых сортов показывает, что сорт Абалак недостоверно отличается от сорта Биом, а сорт Вулкан – достоверно по всем факторам (табл. 9).
В среднеспелой группе положительный вклад в рост урожайности показали Омский 95 в период 2010-2012 гг., Кедр в период 2009-2011 г. и Татум в период 2011-2013 гг. Прибавки этих сортов к стандарту Ача составляли соответственно 0,29 т/га, 0,20 т/га и 0,22 т/га. Среди среднеспелых урожайность в период 2011-2013 гг. была выше, чем у Ачи, только у сорта Татум (табл. 10, прил. 7).
Дисперсионный анализ урожайности среднеспелых сортов ячменя показал, что сорт Буян недостоверно отличается от сорта Ача. Остальные сорта отличаются достоверно. Сорта Арат, Владук и Оленёк уступают по урожайности стандарту на 4,7-10,5 % (табл. 11, рис. 5).
Современные голозёрные сорта ячменя адаптированы к местным почвенно-климатическим условиям на уровне плёнчатых, о чём свидетельствует отсутствие существенной разницы. Дисперсионный анализ группы голозёрных сортов показал, что оба омских сорта достоверно отличаются от сорта Оскар. Среди голозёрных у Оскара урожайность в период 2008-2011, 2013-2014 гг. была самой низкой в группе. Большую прибавку показал сорт Омский голозёрный 1 – 0,44 т/га, несколько меньшую 0,19 т/га – Омский голозёрный 2 (табл. 12).
Многофакторный дисперсионный анализ позволил установить, что в условиях лесостепи Красноярского края основное влияние на урожайность ячменя различных групп спелости оказывал фактор «сорт» – 50 % и взаимодействие факторов «сорт год» – 36 % (рис. 7, прил. 8).
Исследования показывают, что сортовые особенности оказывают большее влияние на массу 1000 зёрен. Это можно объяснить принадлежностью сортов ячменя к разным подвидам. Масса 1000 зёрен у двурядного ячменя закономерно существенно превосходит этот показатель у многорядных сортов. Масса 1000 зёрен многорядного ячменя составляла от 32,3 г. у сорта Соболёк в 2005 г. до 43,5 г. у этого же сорта в 2011 г. В этот же интервал входила масса 1000 зёрен многорядного ячменя Омский голозёрный 2. Двурядные ячмени формировали массу 1000 зёрен от 34,2 г. у сорта Оскар в 2005 г. до 62,2 г. у сорта Ача в 2011 г. (прил. 9). Это генетически обусловленный признак, который должен сохраняться в любых условиях. Тем не менее, условия произрастания растений тоже «сказали своё слово», повлияв на формирование данного показателя.
Самая большая масса 1000 зёрен была у стандарта скороспелых сортов Биома (55,91 г.). Далее, по убыванию, расположились среднеспелые (48,23 г.), а в конце – голозёрные (45,52 г.). У стандартов плёнчатых ячменей данный показатель был выше, чем у голозёрного на 6,55 г (52,07 и 45,52 г., соответственно) (рис. 8).
Масса 1000 зёрен является довольно стабильным показателем, о чём свидетельствуют её коэффициенты вариации. У сортов раннеспелой группы и голозёрных сортов ячменя изменчивость массы 1000 зёрен была незначительной. В среднеспелой группе данный признак изменялся в средней степени за исключением сорта Оленёк, коэффициент вариации массы 1000 зёрен которого составлял 6,04, что свидетельствует о незначительной изменчивости (табл. 13, 14).
Тенденция динамики массы 1000 зёрен, характерная сортам-стандартам прослеживалась и по другим сортам изучаемых групп независимо от взятого временного промежутка. Так, средняя масса 1000 зёрен по раннеспелой группе за период 2011-2014 гг. составляла 51,8 г., по среднеспелой – 47,1 г., по голозёрной – 44,4 г. (табл. 12, 13). А за период 2002-2014 гг. масса 1000 зёрен составляла 51,9 г. (раннеспелая группа), 48,0 г. (среднеспелая группа) и 43,2 г. (голозёрная группа).
В раннеспелой группе сорт Абалак уступал стандарту Биом по массе 1000 зёрен, Вулкан имел массу 1000 зерен на уровне стандарта. В среднеспелой группе по этому показателю уступал стандарту сорт Оленёк (42 г). Сорт Буян формировал массу 1000 зёрен на уровне стандарта (табл. 13).
Влияние абиотических факторов на урожай культуры
Абиотические факторы – это различные факторы, не относящиеся к живым организмам, как благоприятные, так и вредные, находящиеся в среде, окружающей живые организмы. Сюда включают, например, атмосферу, климат, геологические структуры, количество света, уровень температур в экосистеме (научно-технич. энциклоп. словарь; http://gufo.me/naukteh, 2015).
К абиотическим факторам в наземных экосистемах относятся: климатические – свет, тепло, воздух (его состав и движение), влага (включая осадки в разных формах, влажность воздуха и почвы и др.); эдафические (почвенно-грунтовые) – гранулометрический и химический составы почв и грунтов, их физические свойства; орографические – условия рельефа.
Абиотические факторы могут оказывать на организмы прямое и косвенное (опосредованное) действие. Например, температура среды, действуя непосредственно на организм живого организма, определяет тепловой баланс, течение физиологических процессов. Вместе с тем температура как абиотический фактор может оказывать и косвенное влияние. Так, обеспечивая те или иные условия для развития растений, являющихся пищей для животных-фитофагов, она может повлиять на жизнедеятельность последних. Основные абиотические факторы, оказывающие решающее влияние на жизнеспособность организмов – климатические (свет, тепло, воздух, влажность воздуха и почвы, снежный покров).
Из абиотических факторов – температура и осадки определяют размещение по земной поверхности основных наземных экосистем. Климат – статистический режим атмосферных условий (условий погоды), характерный для каждого данного места Земли в силу его географического положения, в разных районах земного шара неодинаков. Так, среднегодовая сумма осадков на земном шаре колеблется от 0 до 12000 мм. При этом в одних случаях осадки выпадают равномерно в течение года, в других – основное их количество приходится на определённый период. Среднегодовая температура также варьирует от отрицательных величин в полярных областях до высоких положительных значений в тропиках.
Влияние абиотических факторов на время наступления фаз вегетации у ячменя можно увидеть в приложении 14. До 2011 года был переходный период к более позднему наступлению фаз восковой и полной спелости. В 2009-2010 гг. восковая спелость наступала приблизительно тогда же, когда и в последующие годы, а полная – в 2003, 2009-2010 гг. А с 2011 года это явление стало обычным. В 2014 г. восковая и полная спелости наступили в те же сроки, что и до 2011 г., но этому предшествовала почти сорокодневная атмосферная засуха, активизировавшая процесс роста и развития растений ячменя. Сопровождалась данная засуха дневными температурами в пределах +25…+33 С.
За годы исследований самый короткий период всходы-колошение зафиксирован в 2014 году, что обусловлено достаточными условиями увлажнения (рис. 10).
Однако более быстрое развитие до спелости растения ячменя проходят в засушливых условиях (рис. 11, 12). Период всходы-восковая спелость составлял в засушливых условиях в среднем 65 дней (рис. 11).
Продолжительность периода всходы-полная спелость в засушливых условиях составляет 73 дня (рис. 12).
Улучшение влагообеспеченности приводит к удлинению периода вегетации. Так, период всходы-восковая спелость при недостаточных, умеренных и достаточных условиях увлажнения составляет в среднем 71, 70 и 68 дней. Период всходы-полная спелость 92, 85 и 91 день соответственно (рис. 11, 12).
По месяцам в группе скороспелых сортов выявлена прямая средняя корреляционная зависимость урожайности от ГТК у сорта Вибке и прямая сильная корреляционная зависимость у сорта Омский 96: r= 0,618 и r= 0,671, соответственно (прил. 15). Наибольшей была корреляционная зависимость урожайности от ГТК у сортов Омский 96, Вибке (скороспелые), Зенит, Владук, Тулеевский (среднеспелые) и Омский голозёрный 2 (голозёрные); массы 1000 зёрен от ГТК – у сортов Вибке, Омский 96 (скороспелые), Татум, Арат, Владук (среднеспелые) и Омский голозёрный 2 (голозёрные); содержания в зерне белка от ГТК – у сортов Абалак (скороспелые), Татум, Арат, Оленёк, Владук (среднеспелые) и Омский голозёрный 1 (голозёрные); а по содержанию крахмала в зерне от ГТК – у сортов Омский 96 (скороспелые), Татум, Арат, Тулеевский, Оленёк (среднеспелые) и Омский голозёрный 1 (голозёрные). Наименьшей корреляционная зависимость была у сортов: урожайности от ГТК – Вулкан (скороспелые), Оленёк, Ача, Кедр, Бахус (среднеспелые) и Оскар (голозёрные); массы 1000 зёрен от ГТК – Вулкан (скороспелые), Тулеевский, Ача, Соболёк, Т 12 (среднеспелые) и Омский голозёрный 1 (голозёрные); содержания в зерне белка от ГТК – Вулкан (скороспелые), Буян, Омский 95, Бахус, Соболёк (среднеспелые) и Омский голозёрный 2 (голозёрные); содержания крахмала в зерне от ГТК – Биом, Вулкан (скороспелые), Красноярский 80, Буян, Ача (среднеспелые) и Омский голозёрный 2 (голозёрные).
Среди скороспелых сортов самой наименьшей была корреляция между урожайностью и ГТК у сортов Абалак и Вулкан (прил. 15), а среди среднеспелых – Ача, Бахус, Кедр и Оленёк. В группе скороспелых между массой 1000 зёрен и гидротермическим коэффициентом – у сорта Вулкан (только у него здесь слабая корреляционная зависимость), а в группе среднеспелых – у сортов Ача, Соболёк, Т 12 и Тулеевский. По показателю «содержание в зерне белка» наименьшей корреляционная зависимость его от ГТК была среди скороспелых у сорта Вулкан (здесь, как и между массой 1000 зёрен и ГТК, только у сорта Вулкан корреляция слабая), а среди среднеспелых – у сортов Бахус, Буян, Омский 95 и Соболёк. Среди скороспелых сортов, по показателю «содержание крахмала в зерне», наименьшей корреляция была у сортов Биом и Вулкан, а в группе среднеспелых – у сортов Буян и Красноярский 80 (только у них здесь корреляция средняя).
По декадам при росте гидротермического коэффициента (ГТК) в третьей декаде мая и июня, во второй и, отчасти, третьей декадах августа урожайность сортов ячменя возрастала в исследуемом периоде. Сильная степень связи между урожайностью и гидротермическим коэффициентом в третьей декаде мая отмечается во всех группах спелости: в раннеспелой группе у сорта Абалак, в среднеспелой – у Тулеевского, в группе голозёрных сортов – у Омского голозёрного 2. Сильная положительная зависимость урожайности от ГТК в третьей декаде июня наблюдается в раннеспелой и среднеспелой группах. В раннеспелой группе у сортов Вибке, Омский 96, в среднеспелой группе – у сортов Зенит и Омский 95 (табл. 27).
Вторая декада августа характеризуется наличием прямой корреляционной зависимости урожайности от гидротермического коэффициента сильной степени у сортов всех изучаемых групп спелости. В раннеспелой группе такими сортами являются Абалак и Вибке, в среднеспелой группе – Буян и Т 12, в группе голозёрного ячменя – Омский голозёрный 2. В первой-второй декадах июня, во второй-третьей декадах июля и в первой декаде августа, наоборот, урожайность снижалась (табл. 27).
Зависимость массы 1000 зёрен от гидротермического коэффициента отражена в таблице 28. При увеличении ГТК во второй декаде мая, в третьей декаде июня и в первой декаде июля масса 1000 зёрен увеличивалась (корреляция была положительная). Во второй-третьей декадах июля, в первой-второй декадах августа и в первой декаде сентября данный показатель уменьшался (корреляция была отрицательная).
При этом в третьей декаде мая и в первой декаде июня разные сорта реагировали на разный уровень ГТК по-разному: у одних сортов масса 1000 зёрен при росте гидротермического коэффициента увеличивалась, а у других – уменьшалась. Корреляция здесь была как положительная, так и отрицательная (табл. 28).
Биоэнергетическая эффективность возделывания ячменя
Под энергетической оценкой сорта подразумевается определение соотношения количества энергии, накапливаемой растением в урожае, и совокупных затрат энергии, вкладываемых в производство продукции (Берзин А.М., Михайлова З.И., 1997). К тому же биоэнергетическая оценка несёт более стабильные показатели, не зависящие от инфляции и индексации уровня цен (Косяненко Л.П., 2008б).
Достоинство сорта должно оцениваться и проведением биоэнергетической оценки. Она даёт более точную картину эффективности, чем анализ денежных затрат, подверженных колебаниям в условиях рыночной экономики. На данный момент этот вопрос изучен не достаточно в Красноярском крае.
Для расчётов оценки энергетической эффективности возделывания ячменя руководствовались технологической картой возделывания ячменя, составленной для каждого исследуемого сорта по методике О.М. Харченко (1990). Для расчётов использована была методика Берзина А.М. и Михайловой З.И. (1997).
Для подсчёта суммарных энергозатрат необходим анализ технологических карт возделывания сельскохозяйственной культуры. Технологические карты включают полный перечень комплекса работ по возделыванию сортов ячменя, агротехнические требования к ним, средства химизации, нормативы и сроки проведения работ, рациональные составы агрегатов и обслуживающий персонал, нормы выработки и расхода топлива. Общие энергетические затраты на всю технологию возделывания сельскохозяйственных культур определяются суммой энергетических затрат на выполнение отдельных технологических операций и энергетического эквивалента израсходованных материальных ресурсов. Энергия, накопленная в сельскохозяйственной продукции, определяется исходя из урожайности и энергетической ценности той продукции, или другими словами, энергетического эквивалента единицы основной продукции.
Затраты совокупной энергии (Qf) на возделывание и уборку ярового ячменя рассчитываются по формуле (14):
Qf = Qif + Qzf + Qsf + Q4f + Qsf (14)
где Qif - совокупная энергия на машины и оборудование; Q2f - совокупная энергия на сельскохозяйственную авиацию; Q3f - совокупная энергия на оборотные средства; Q4f - совокупная энергия на конно-ручной инвентарь; Qsf - совокупная энергия на трудовые ресурсы.
Содержание энергии в хозяйственно-ценной части урожая (в зерне) (Vrn) определяется зависимостью (15):
Vrn = ArxLxalr , (15)
где Аг - урожайность (кг/га);
L - содержание общей энергии в мегаджоулях в 1 кг сухого вещества ячменя (оно составляет 19,13 МДж);
air - коэффициент перевода продукции в сухое вещество (он составляет для ячменя 0,86).
Содержание энергии, накопленной яровым ячменём с учётом побочной продукции (Vr), определяется зависимостью (16):
Vr = Vrn X a2r , (16)
a2r - коэффициент перевода продукции в сухое вещество (он составляет для ячменя 2,1).
Одним из основных требований к современным интенсивным технологиям возделывания сельскохозяйственных культур является энергосбережение. Для технико-экономического обоснования агротехнологий рассчитывается коэффициент энергетической эффективности (Пупонин А.И., Захаренко А.В., 1998).
Одним из наиболее важных показателей биоэнергетической оценки, по мнению Ш.К. Хуснидинова (2003), является коэффициент энергетической эффективности, отражающий отношение аккумулированной фотосинтетической энергии в произведённой продукции к сумме совокупных затрат энергии на её получение. Коэффициент энергетической эффективности (n1 и n2) (в методике А.М. Берзина и З.И. Михайловой он называется энергетическим коэффициентом) вычислен по формулам (17, 18):
n1 = VQr fn, (17)
где Vrn – содержание энергии в хозяйственно-ценной части урожая (в зерне), МДж/га;
Qf – затраты совокупной энергии на возделывание и уборку ярового ячменя, МДж/га.
n2 = VQrf, (18)
где Vr – содержание энергии, накопленной яровым ячменём с учётом побочной продукции, МДж/га;
Qf – затраты совокупной энергии на возделывание и уборку ярового ячменя, МДж/га.
В группе скороспелых сортов выход энергии с урожаем без учёта побочной продукции, а также с её учётом, во всех случаях превышает затраты на производство данного вида продукции. Среди сортов данной группы по биоэнергетическим показателям явно, и в хорошем смысле этого слова, выделяется сорт Абалак: коэффициент n1 у него самый большой – 1,4. Ближе всех к Абалаку – сорт Вулкан: коэффициент n1 составил 1,3. По такому показателю, как прирост валовой энергии без побочной продукции сорт Абалак заметно превосходит даже сорт Вулкан: 14024 МДж/га и 10166,2, соответственно.
Сорта Вибке и Омский 96 сильно уступают стандарту Биому. У них прирост валовой продукции (зерно) не на много превышал 1000 МДж/га, в то время как у Биома он более 7000 МДж/га. Кроме того, биоэнергетический коэффициент n1 у них равен единице, что говорит о том, что энергии в зерне накапливается приблизительно столько же, сколько расходуется на производство культуры (табл. 42).
В группе среднеспелых сортов выход энергии с урожаем без учёта побочной продукции и, тем более с её учётом, в разной степени превышал затраты на производство данного вида продукции. Среди них в положительном плане выделяются сорта Ача и Татум: биоэнергетический коэффициент n1 у них равен 1,4, а прирост валовой энергии (зерно), соответственно – 14937,2 и 13902,2 МДж/га. У остальных сортов прирост валовой энергии (зерно) меньше на 2000 и более МДж/га, чем у выше указанных сортов. Коэффициент n1 также меньше – на 0,1-0,3 (табл. 43).
У голозёрных сортов выход энергии с урожаем без учёта побочной продукции, как и с её учётом, так же превышал затраты на производство данного вида продукции (табл. 44). Среди них, в сравнении со стандартом, явно выделяются сорта Омский голозёрный 1 и Омский голозёрный 2. У этих сортов биоэнергетический коэффициент n1 составлял 1,3 при биоэнергетическом коэффициенте n1 стандарта Оскара 1,1.
Прирост валовой энергии у Омского голозёрного 1 составлял 9138,6 МДж/га, а у Омского голозёрного 2 – 8715,4 МДж/га. На их фоне сорт Оскар выглядел менее презентабельно – прирост валовой энергии составляет у него – 3501,7 МДж/га (табл. 44).
Полученные результаты рассчитаны на основе данных 3-13 лет в зависимости от количества лет, в течение которых сорт находился в испытании на госсортоучастке. Если сравнить скороспелые, например, сорта (Биом, Абалак и Вулкан) взяв одинаковое количество лет (2011-2014 гг.), 4 года для каждого сорта, то в целом выше описанная ситуация подтверждается (табл. 45).
Таким образом, производство зерна ячменя скороспелых, среднеспелых и голозёрных сортов с биоэнергетической точки зрения является эффективным.
Разница биоэнергетических коэффициентов скороспелых сортов ячменя Абалак и Вулкан в сравнении с контролем по хозяйственно-ценной части урожая n1 составила 0,2 и 0,1, по всей биомассе n2 – 0,4 и 0,2. Разница биоэнергетических коэффициентов голозёрных сортов ячменя Омский голозёрный 1 и Омский голозёрный 2 в сравнении с контролем по хозяйственно-ценной части урожая n1 составила 0,2, по всей биомассе n2 – 0,3 и 0,4.