Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Биологические особенности и технология возделывания проса (обзор литературы) 7
1.1. Просо как объект исследований 7
1.2. Особенности технологии возделывания проса 13
1.3. Минеральное питание растений проса 16
1.4. Сроки и способы посева 23
Глава 2. Экспериментальная часть 33
2.1. Объекты, условия и методика проведения исследований 33
2.2. Фотосинтетическая деятельность и продуктивность проса в зависимости от приемов технологии возделывания 37
2.2.1. Предшественники 37
2.2.2. Сроки и способы посева проса 49
2.2.3 Протравливание семян 55
2.3. Обоснование различных норм высева и глубины заделки семян проса 58
2.4. Роль минеральных удобрений и микроэлементов в повышении продуктивности проса 91
2.4.1. Минеральные удобрения 91
2.4.2. Микроэлементы 109
Глава 3. Экономическое обоснование приемов технологии возделывания проса 119
Выводы 122
Предложения производству 124
Список использованной литературы 125
Приложения 135
- Минеральное питание растений проса
- Предшественники
- Обоснование различных норм высева и глубины заделки семян проса
- Микроэлементы
Введение к работе
Актуальность работы. Рост потребности населения в сельскохозяйственном производстве обуславливает большую обеспеченность продуктами питания, что в свою очередь предопределяет необходимость совершенствования технологии производства и улучшения технологических свойств зерна.
Просо относится к числу важных крупяных культур. По вкусовым качествам и пищевым достоинствам оно занимает одно из первых мест среди других круп.
Небольшая норма высева, более поздние сроки посева и короткий период вегетации делают просо незаменимой страховой и пожнивной культурой. Особенностью этой культуры еще является высокая засухоустойчивость, что весьма важно для засушливых районов, где другие зерновые культуры сильно снижают урожай.
Для степной зоны Кабардино-Балкарии, которая характеризуется недостаточным увлажнением, возделывание проса более приемлемо, чем других зерновых культур.
В этой связи совершенствование и разработка технологии возделывания проса, выявление лимитирующих факторов в степной зоне Кабардино-Балкарии весьма актуальны. Решение этих вопросов даст возможность существенно увеличить производство зерна с высокими технологическими свойствами и с минимальными затратами.
Цели и задачи исследований. Цель исследований – выявить агробиологические особенности формирования урожая и качества зерна проса в зоне недостаточного увлажнения; разработать систему мер, способствующих повышению урожайности и устойчивости производства проса на лугово-черноземных почвах Кабардино-Балкарии.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
изучить характер влияния комплекса экологических факторов на рост, развитие, урожайность зерна и его качество;
изучить динамику формирования фотосинтетического аппарата в зависимости от приемов технологии возделывания;
изучить эффективность протравливания семян проса перед посевом;
определить лучших предшественниов, сроки и способы посева, обеспечивающие высокие урожаи зерна проса;
определить зависимость продуктивности проса от нормы высева и глубины заделки семян в зоне недостаточного увлажнения;
изучить зависимость продуктивности растений проса от уровня минерального питания и микроэлементов;
выявить корреляционные связи между величиной урожая и приемами технологии возделывания изучаемых сортов;
определить экономическую эффективность возделывания проса в степной зоне Кабардино-Балкарии.
Научная новизна. Впервые в зоне недостаточного увлажнения Кабардино-Балкарии проведены комплексные исследования, которые позволили получить новые научные данные об особенностях роста и развития растения проса при выращивании в разные по климатическим условиям годы. Показано определяющее значение использования минеральных удобрений, микроэлементов и предпосевной обработки семян.
Установлено, что фотосинтетическая деятельность и формирование элементов продуктивности зависят от приемов технологии возделывания и гидротермических условий года. Сортовые особенности проса четко проявились в зависимости от нормы высева и предшественника.
Определена оптимальная глубина посева семян, которая способствует появлению дружных всходов с высокой энергией прорастания. Выявлены лимитирующие факторы, определяющие величину урожая зерна и его качество.
Оценены по урожайности и технологическим свойствам зерна различные сорта проса в условиях опыта и выявлено, что сорта Эльбрус 10 и Чегет характеризуются лучшими показателями. Определена корреляционная связь между изучаемыми факторами и продуктивностью растений.
Практическая значимость. Практическая значимость работы состоит в том, что даны научное обоснование и рекомендации по повышению урожайности и технологических свойств зерна проса в зоне недостаточного увлажнения Кабардино-Балкарии.
Разработанные и усовершенствованные приемы технологии возделывания проса существенно увеличили урожайность и улучшили качество зерна. Сократили затраты на производство единицы продукции и повысили экономическую эффективность посевов проса на 16-20%.
Проведена технологическая оценка сортов проса, которая позволила рекомендовать в качестве лучших Чегет и Эльбрус 10.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Взаимодействие особенностей гидротермических условий степной зоны Кабардино-Балкарии и биологических особенностей растений проса, обеспечивающие получение высоких урожаев зерна.
2. Комплексная технологическая оценка качества зерна различных сортов проса путем использования различных приемов технологии возделывания.
3. Лимитирующие факторы в формировании высоких урожаев зерна проса с хорошими технологическими свойствами в степной зоне.
4. Оценка экономической эффективности возделывания проса в условиях зоны недостаточного увлажнения Кабардино-Балкарии.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации были представлены, доложены и обсуждены на заседаниях ученого совета факультета, научно-практических конференциях КБГСХА им. В.М. Кокова в 2012г., Кубанского государственного аграрного университета в 2012-2013гг., Мичуринского Государственного аграрного университета в 2011г и других научных учреждений. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ общим объемом 25 печатных страниц.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из 3 глав и изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу, иллюстрирована 18 рисунками. Список литературы включает 125 наименований, в том числе 11 на иностранных языках.
Минеральное питание растений проса
Одним из решающих факторов, влияющих на формирование урожая сельскохозяйственных культур является режим питания. Высокая отзывчивость растений на минеральные удобрения во многом обусловливается особенностями развития (Алиев Д.А., 1974; Гайсин И.А., 1994,Жуков В.Н. 1973).
Основным резервом повышения продуктивности сельскохозяйственных культур является своевременное и качественное использование удобрений, оказывающее активное действие на рост, развитие, изменение многих метаболических процессов растений (Демин В.А., 1982; Жеруков Т.Б., 2006; Жуков Р.А., 2008, Забродина Ю.И. 1987).
Крупяные вещества питательные вещества потребляют из почвы в течение вегетационного периода неравномерно. За 45 дней после посева в среднем они усваивают необходимого им азота 61%, калия 62% и фосфора 48%. Больше половины фосфора используется растениями в период цветения и налива зерна. Азот больше необходим тогда, когда у растений полностью разовьются корни. К обеспеченности азотом не очень требовательны, чем другими питательными веществами. Избыток азотистого питания вызывает у гречихи излишнее развитие вегетативной массы в ущерб образованию зерна, а также увеличивает вегетационный период (Кириленко А.И., 1980).
Крупяные культуры требовательны к фосфору и калию, и от степени обеспеченности этими питательными веществами во второй половине вегетации зависит размер урожая. Фосфорные и калийные удобрения способствуют лучшему образованию зерна, ускоряют его созревание и сокращают вегетационный период. Поэтому внесение одновременно азотных, фосфорных и калийных удобрений создает оптимальные условия для роста и развития растений и получения высокого урожая с хорошим качеством зерна (П.Б. Аврусь, 1976; В.Н. Башкин, 1975; Н.В. Бондаренко, 1981; Колосова Н.А., 1984).
Режим питания - один из решающих факторов, влияющих на формирование урожая проса. Высокая отзывчивость его на удобрение во многом обусловливается особенностями развития корневой системы, а также способностью за сравнительно короткий период вегетации создавать высокий урожай зерна и соломы. Для нормального развития проса необходим достаточный запас легкоусвояемых питательных веществ. При урожае зерна 2,5 т/га просо усваивает из почвы примерно 75-88 кг азота, 32-37 - фосфора и 50-62 кг калия. Основное количество питательных веществ просо усваивает за сравнительно короткий период - от кущения до цветения (Н.Н. Денисенко, 1967; Б.М. Князев, А.А. Пшихопова, 2008, 2011; Mazurek Jan, 1969).
Растения потребляют наибольшее количество питательных веществ в фазу образования метелки, когда происходит наиболее усиленный рост. В эту фазу для проса лучшим является полное минеральное удобрение. В исследованиях Самарского НИИСХ внесение полного минерального удобрения повысило урожай проса с 2,5 до 3,0 т/га. В фазу налива зерна повышается потребность растений в фосфоре. Особенность растений легкоусвояемыми элементами питания способствует более экономному расходованию воды.
Правильное питание растений не только повышает урожай зерна и соломы, но также крупность зерна и содержание в нем белка, выход и качество крупы. При оптимальном режиме азотного и фосфорного питания значительно улучшается фотосинтетическая деятельность растений, что оказывает положительное влияние на его продуктивность (Н.А. Арбызов, М.Ю. Юрченко, 1967, Засорина В.И. 2002; О.А. Шаповал, 2008).
В различных регионах недостаточного увлажнения (Поволжье, Северный Кавказ) на черноземах обыкновенных и каштановых почвах урожай повышается 2 ц/га при внесении в рядки. В производственных испытаниях НИИСХ ЦЧЗ имени В.В. Докучаева (Воронежская область) использование под вспашку NPK из расчета 30-40 кг/га д.в. повышало урожай проса на 5-5,3 ц/га. На Баландинском сортоучастке Саратовской области урожай проса без удобрений составил 18,7 ц/га, а при внесении под зябь 90 кг/га азота, 250 кг фосфора и 60 кг калия - 22,9 ц/га. В Татарском НИИСХ полное минеральное удобрение повысило урожай проса на 7-15 ц/га.
Под просо минеральные удобрения на каштановых, черноземных почвах во всех сочетаниях (NP, NPK, NK, РК) дают значительную прибавку урожая. Отзывчивость разных сортов проса на удобрение неодинакова. В исследованиях, проведенных на Самойловском сортоучастке Саратовской области прибавка урожая от внесения данного минерального удобрения в дозе N30P30K30 по сорту Саратовское 853 - 1,7 ц/га. В связи с этим следует шире использовать обоснованные оптимальные дозы питательных веществ для конкретных сортов этой культуры (А.Г. Калмыков, Ф.Ф. Шалимов 1968; Н.К. Корабецкий, 1969, Цариковская А.Я. 1977, 1981, 1985; Fogg Е, 1967).
Результаты научных и производственных данных показывает, что в районах основного прососеяния на черноземных и каштановых почвах из минеральных удобрений наиболее эффективны фосфорные и азотные с преобладанием первых. Положительное действие суперфосфата и калия на урожай проса особенно сильно проявляется на целинных и залежных землях при посеве этой культуры по пласту и обороту пласта многолетних трав (В.Н. Кунцевич, 1975, Н.А. Колосова, 1980).
Дозы внесения удобрений под просо, сроки и способы устанавливают с учетом почвенно-климатических условий и предшественников. В засушливых районах, где в основном преобладают черноземные и каштановые почвы, органические и минеральные удобрения надо вносить осенью под зяблевую вспашку из расчета по неудобренному предшественнику N30P30K30 на выщелоченных черноземах - N60P45K30 (В.И. Титков, 1994).
Доза аммиачной селитры - 0,8-1,0 ц/га, сульфата аммония - 1,2-1,5 ц/га. Азотные удобрения лучше применять в предпосевную культивацию Эффективность высоких доз минеральных удобрений повышается по мере увеличения норм высева семян, что обусловливается созданием оптимального режима питания растений. По данным ВНИИ зернобобовых и крупяных культур (Орловская область), в среднем за 2 года при внесении N90P90K.90 урожай проса при норме высева 3,5 млн. всхожих семян на 1 га составил 38,9 ц/га, 4,5 млн. - 39,1; 5,5 млн. - 38,8.
Использование и эффективность удобрений зависит во многом от климатических условий, физико-химических свойств почвы, уровня ее плодородия, культуры земледелия, особенностей возделывания сортов проса. Наиболее полно выявить взаимодействие всех этих факторов можно только в полевых опытах, проводимых в конкретных условиях. На основании их результатов устанавливают оптимальные дозы удобрений под все культуры с учетом типа и агрохимических свойств почв. В настоящее время используется расчетный метод определения доз удобрений с учетом содержания питательных веществ в пахотном слое почвы, коэффициента их использования и выноса растениями из почвы. На основе этих данных можно определить оптимальные потребления проса в элементах питания для получения запланированного урожая (И.С. Шатилов, 1970, 1993).
Потребление на создание 1 ц зерна растениями проса составляет, кг: N-3,5; Р2О5 - 1,5; К20 - 2,5. Для определения количества доступных элементов питания (в кг на 1 га) показатели содержания их в почве (в мг на 100 г почвы умножают на 30, поскольку каждый миллиграмм элемента питания в 100 г почвы соответствует 30 кг его в пахотном слое на 1 га пашни (Б.Я. Ягодин, 1982, 1987, 1989; О.А. Соколов, 1980; Ruszkowski В.М. 1967).
Плодородие почвы и фактическое содержание в ней элементов питания устанавливают по картограммам или непосредственным определением их в поле. Учитывая данные балансовым методом, рассчитывают дозы удобрений на запланированный урожай. Разность между выносом с урожаем питательных веществ и общим количеством усвоенных из почвы составит ту часть элементов питания растений, которую следует внести с минеральными удобрениями (Ф.И. Быстриков, 1968; Б.М. Князев, А.А. Пшихопова, 2010).
В повышении эффективности минеральных удобрений существенное значение имеет способ внесения их. Рядковый способ применения гранулированных удобрений в небольших дозах обеспечивает значительную прибавку урожая. Высокая эффективность гранулированного суперфосфата, внесенного в рядки, обусловливается тем, что фосфор усваивается с начала прорастания семян. Это положительно влияет на рост и развитие растений в начальные фазы после появления всходов, способствует формированию мощной корневой системы. Повышается также устойчивость растений к неблагоприятным погодным условиям, болезням и вредителям (Бобков СВ., 2006; Гамзазаде А.И., 2001).
Предшественники
Сельскохозяйственные полевые культуры, за исключением отдельных видов, предъявляют повышенные требования к предшественникам. Чтобы получить урожай зерна высокого качества и максимальной его величины, необходимо создать растениям оптимальные условия. Во-первых, чистота поля от сорняков, вредителей и болезни и других неблагоприятных факторов. Во-вторых, чтобы плодородие почвы соответствовало требованиям данной культуры. Если не хватает в почве каких-либо элементов питания, то вносить их в достаточном количестве и в нужное время. В-третьих, что очень важно, проводить посев семян после таких культур (предшественник), которые после себя оставляли бы почву в хорошем состоянии, чтобы последующая культура имела как можно ближе к оптимальным условиям.
Соблюдение этих правил может обеспечить формирование урожая зерна приближенного к потенциально возможным для этой культуры. Предшественник определяет, точнее дает основание грамотно, научно определить необходимые приемы технологии возделывания, которые для конкретной культуры являются лучшими предшественниками (озимые колосовые, зернобобовые. пропашные, многолетник травы и т.д.). При правильном подборе предшественника для проса, поля остаются чистыми, плодородными, что очень важно для нормального роста и развития растений.
Как отмечено выше, просо культура засухоустойчивая, теплолюбивая и позднего срока посева, когда основная часть сорных растений начинает давать первые всходы. Здесь очень важна чистота почвы, чтобы мелкие семена проса и их всходы не «подавлялись» всходами сорняков. Поэтому роль предшественника очень важна для этой культуры.
В различных регионах и зонах в севооборотах предшественниками проса бывают зерновые колосовые, зерновые бобовые, пропашные и другие культуры. В полевых севооборотах Кабардино-Балкарии встречаются предшественниками разные зерновые и технические культуры. Особенно это важно для степной зоны, где наблюдается дефицит влаги в период вегетации растений, гидротермический коэффициент в отдельные годы составляют всего 0,5-0,6, это неблагоприятно влияет на весь процесс роста и развития растений. Это еще сильнее проявляется при внесении в почву минеральных удобрений, когда влагообеспеченность почвы очень слабая, эффект удобрений снижается до минимума. Все это требует правильный подбор предшественника.
Наши наблюдения и анализы показали, что в начальных фазах вегетации растений предшественники не оказывали существенного влияния на процесс роста и развития проса. Однако с переходом в фазы стеблевания (выход в трубку) и далее - выметывания - цветения, заметно проявляется роль предшественника.
Несмотря на засухоустойчивость растений проса хорошая влагообеспеченность почвы благоприятно действует на процесс развития растений.
Разные предшественники оставляли почвы по обеспеченностью влагой по разному. Это очень важно для появления дружных всходов семян с высокой энергией прорастания, т.к. изреженные всходы, которые появляются поеле слабой энергии прорастания, появления недружных всходов, существенно снижают продуктивность растений проса.
Результаты исследований показали, что влажность почвы в посевах проса по разным предшественникам находилась на разном уровне. Особенно это заметно было в фазах выхода в трубку, выметывания и цветения. Наиболее высокая влажность почвы во время цветения растений была после предшественников гороха и озимой пшеницы (табл. 2), т.е. запас продуктивной влаги в почве в зависимости от предшественника выражен разными показателями.
Проведенные данные таблицы показывают, что в среднем за три года после гороха и озимой пшеницы влажность составила более 20%, а по кукурузе на зерно - меньше 20(18,8%). Что касается сравнения влажности почвы по годам исследований, то в 2010 году она составила по гороху 21,9%; по кукурузе на зерно - 19,0 и по озимой пшенице - 20,6%. В 2011 году, соответственно по предшественникам, 19,6-17,9-19,1%. В 2012 году наблюдалось по всем предшественникам повышение влажности почвы. По гороху она составила 23,3%, по озимой пшенице -22,2 и по кукурузе на зерно - 20,1%.
Для получения высоких урожаев зерна проса необходимо создать оптимальные условия растениям в период вегетации. Очень важно, чтобы формировалась большая листовая поверхность. Показатели листовой поверхности во многом зависят от сортовых особенностей, условий года, технологии возделывания.
Наши исследования показали, что одним из факторов, определяющих величину листовой поверхности, является предшественник.
На рисунке 1 показаны средние показатели фотосинтетической деятельности растений проса за три года по сорту Эльбрус 10.
Проведенные данные показывают, что площадь листьев по озимой пшенице и гороху намного больше, чем по кукурузе на зерно. Если по гороху она составляет 33,3 тыс.м2/га, то по кукурузе на зерно - 29,8. Аналогично по сухой массе и чистой продуктивности фотосинтеза растений. Показатели фотосинтетической деятельности растений проса по годам приводятся в таблице 3.
Данные таблицы 3 показывают, что в 2010 году площадь листовой поверхности составила у исследуемых сортов проса 29,7-33,2 тыс.м2/га. Наибольшую площадь формировал сорт Эльбрус 10 (33,2 тыс.м2/га) по предшественнику горох, наименьшую - сорт Саратовское 12 - 28,5 тыс. м2/га. Остальные сорта имели промежуточные данные.
Определенный интерес представляло влияние предшественников на величину площади листьев. Данные показывают, что все изучаемые сорта имели наибольшую листовую поверхность по предшественнику горох. В частности, сорт Эльбрус 10 сформировал площадь листьев 33,2 тыс.м2/га (фаза цветения), а сорт Саратовское 12 - 31,2. Кукуруза на зерно оказалась как предшественник менее эффективной. Площадь листьев по этому предшественнику составила 29,7 тыс.м2/га (сорт Эльбрус 10) и 28,5 тыс.м2/га у сорта Саратовское 12.
Сухая масса и ЧПФ в 2010 году также были разными в зависимости от предшественника. Наибольшая сухая масса накоплена в растениях по предшественнику горох, а наименьшая - по кукурузе на зерно. Если растения проса сформировали 4,63 т/га сухой массы по предшественнику горох, то по кукурузе на зерно - 4,11 т/га. Озимая пшеница также явилась хорошим предшественником, хотя, незначительно, но уступает показателям по предшественнику горох.
Чистая продуктивность фотосинтеза находилась в пределах 2,7-3,2 г/м2 в сутки, в зависимости от сорта и предшественника. Растения проса сорта Эльбрус 10 отличались более высокой продуктивностью по предшественнику горох и озимая пшеница. ЧПФ по этим предшественникам составила 3,1-3,2 г/м2 в сутки. Наименьшим показателем по ЧПФ выделяются сорта Саратовское 12 и Саратовское желтое - 2,7 г/м2 в сутки по предшественнику кукуруза на зерно. Что касается ЧПФ растений изучаемых сортов проса по предшественнику озимая пшеница, то они незначительно уступают показателям по гороху. Такая закономерность наблюдается по всем сортам проса, т.е. фотосинтетическая деятельность растений проса выражена более высокими показателями по предшественникам горох и озимая пшеница, чем по кукурузе на зерно.
В 2011 году, когда наблюдалась более засушливая погода, все показатели фотосинтетической деятельности растений проса были заметно ниже, чем в 2010 году. Это касалось всех сортов проса. Например, площадь листьев, сухая масса, ЧПФ в 2010 году у сорта Эльбрус 10 равнялись, соответственно, 33,2 тыс.м2/га, 4,63 т/га и 3,2 г/м2 в сутки, а в 2011 году - 31,2 тыс.м2/га, 4,22 т/га и 3,02 г/м2 в сутки (предшественник горох). По другим предшественникам и сортам просо аналогично, показатели фотосинтетической деятельности существенно ниже в 2011 году.
Что касается 2012 года, то приведенные данные в таблице показывают существенную разницу между 2011 и 2012 годами. Все сорта проса по всем предшественникам фотосинтетическая деятельность значительно выше в 2012 году. В частности, сорт Эльбрус 10 в 2012 году имел такие показатели: площадь листьев - 33,6 тыс.м2/га, сухая масса - 4,57 т/га и ЧПФ - 3,3 г/м2 в сутки. Это на 10-11% больше показателей 2011 года (предшественник озимая пшеница). Аналогичные данные получили и по другим сортам проса и предшественникам, т.е. 2012 год, когда влагообеспеченность почвы была выше, все показатели фотосинтетической деятельности растений проса выражались более высокими показателями.
Обоснование различных норм высева и глубины заделки семян проса
Оптимальную густоту посевов проса для каждой почвенно-климатической зоны устанавливают с учетом запасов влаги в почве ко времени посева.
При редком стоянии растений не полностью используют питательные вещества и влагу почвы, в результате этого урожайность снижается, хотя продуктивность отдельного растения может быть высокой. По мере увеличения густоты стояния растений повышается урожай общей надземной массы и зерна, но лишь до определенного предела, после чего дальнейшее увеличение густоты стояния растений ведет к снижению урожая. При сильном загущении растения затеняют и угнетают друг друга.
Поэтому, для получения высоких урожаев проса существенное значение имеет установление номы высева семян, которая определяет густоту стояния растений, их водный, пищевой и воздушный режимы.
При загущенных посевах корневая система растений развивается слабо, они бывают низкорослыми, с недостаточно развитыми метелками, в результате чего снижается урожай. Густота стояния растений в определенной мере влияет на засоренность посевов и продолжительность вегетационного периода. С увеличением нормы высева засоренность посевов обычно снижается, продолжительность вегетационного периода несколько возрастает за счет удлинения периода выметывания метелки и созревания.
При оптимальной густоте стояния растений в полной мере проявляется полезная продуктивность растений, используются запасы влаги и питательных веществ почвы, обеспечивается высокая фотосинтетическая деятельность листьев.
Норма высева влияет также на урожай зерна и его структуру. При повышении нормы высева уменьшается высота растений и их продуктивность. Анализ структуры урожая проса показывает, что при оптимальной норме высева семян для сплошных широкорядных посевов (4-4,5 млн. всхожих семян на 1 га) по сравнению с меньшей нормой (3,5-4,0 млн. семян на 1 га) урожайность возрастает за счет большего количества растений, а по сравнению с более низкими нормами высева (3,0-3,5 млн. семян на 1 га) - счет наибольшей продуктивности каждого растения.
В отличие от зерновых и зернобобовых культур просо имеет пониженную полевую всхожесть. По данным научных учреждений низкая полевая всхожесть проса (40-50%) наблюдается в лесной и лесостепной зонах, в степной зоне повышается до 75-85%. С учетом этого по мере продвижения с юга на север и с востока на запад норму высева семян проса необходимо соответственно увеличить. В районах достаточного увлажнения и на более плодородных почвах норма высева также должна бать несколько выше.
Полевая всхожесть семян проса в пределах зоны обычно сильно изменяется. Это во многом зависит от сроков и способов посева, глубины заделки семян и их качества. Поэтому, в каждой зоне, в каждом предприятии при установлении норм высева семян необходимо учитывать все эти факторы и исходить из конкретно складывающихся местных условий.
Наши наблюдения и анализы показали, что на полевую всхожесть семян существенное влияние оказали различные нормы высева и глубина посева семян.
При посеве семян проса глубина посева может быть разной и во многом зависит от влажности верхнего слоя почвы, ее механического состава, степени распыленности, а также сроков посева. При небольшой глубине посева, особенно в сухую почву, а также при слишком глубокой на тяжелых почвах всходы появляются изреженные и несвоевременно, что показали наши исследования (рис. 5). Гидротермический коэффициент в годы проведения опытов были разными, естественно, что и полевая всхожесть была разная.
Данные рисунка показывают, что при глубине посева 3-4 и 6-8 см снижалась полевая всхожесть семян. При таких глубинах всходы появлялись с опозданием, они были изреженными, что отрицательно повлияли на развитие и продуктивность растений.
В 2010 году, когда гидротермический коэффициент составил 0,7-0,8, полевая всхожесть семян при посеве на глубину 3-4 см равнялась 70%, а на глубине 4-6 и 6-8 см - 75-73%, т.е. на 3-4% больше. Что касается 2011 года, когда наблюдалась более засушливая погода (ГТК - 5-6), полевая всхожесть была еще ниже, это было заметно по всем трем глубинам посева семян. В частности, при посеве семян на глубину 3-4 см полевая всхожесть составила всего 66%, а при посеве на глубину 4-6 см - 69%, т.е. укладка семян во влажный слой почвы способствует повышению полевой всхожести. Слишком глубокий посев семян также имеет свои недостатки, особенно тогда, когда лимитирующим фактором не является влагообеспеченность почвы. А просо, как мы знаем, для прорастания требует немного воды, 25% от веса семени. Поэтому в 2012 году, когда влагообеспеченность почвы была достаточной, при посеве на глубину 3-4 см семена имели высокую полевую всхожесть (82%) в отличие от 2011 года.
Такая закономерность наблюдалась по всем нормам высева (2,6; 3,2; 3,6 млн./га) и по всем сортам, т.е. лучшим вариантом в 2011 году был при посеве семян на глубину 4-6 и 6-8 см, а в 2012 году - 3-4 и 4-6 см. Что касается 2010 года, то здесь полевая всхожесть была выше при посеве семян на глубину 4-6 см. Из изучаемых сортов проса не наблюдалась существенной разницы по состоянию полевой всхожести семян.
Таким образом, несмотря на очень мелкие семена проса (масса 1000 семян 7-8 г), в засушливые годы, когда верхний слой почвы сухой, влагообеспеченность низкая, желательно проводить посев на глубину 4-6 или 6-8 см.
При хорошей влагообеспеченности почвы лучше проводить посев на глубину 3-4 или 4-6 см, независимо от нормы высева.
Фотосинтез, фотосинтетическая деятельность растений имеют большое значение в повышении продуктивности растений. В общем понимании, как известно, фотосинтез представляет собой абсорбцию углекислого газа. Из воздуха, окружающего растение, молекула ССЬ должна поступить в хлоро-пласты, где она связывается соответствующим акцептором.
Опытные данные и практика показывают, что на фотосинтез существенное влияние оказывают минеральные вещества. Дефицит любого элемента отрицательно сказывается на скорости фотосинтеза, от которой зависит накопление сухих веществ в растениях.
Повышение скорости фотосинтеза представляет собой большой резерв для растениеводства. По современным представлениям, коэффициент использования солнечных лучей при фотосинтезе можно повысить примерно в 10 раз. Регулирование и повышение скорости фотосинтеза осуществляются, что доказано наукой, селекцией или созданием оптимальных условий питания растений. Накопление сухого вещества посевом зависит от скорости фотосинтеза, на которую влияют внешние и внутренние фактора. Оптимизация условий вызывает одновременно рост фотосинтетической продуктивности. На рисунке 6 показана динамика листовой поверхности в зависимости от нормы высева.
Урожай сельскохозяйственных культур рассматривается как конечный результат сложной фотосинтетической деятельности растений - деятельности, которая начинается с процесса фотосинтеза и через последующую цепь процессов превращения веществ и энергии реализуется в формировании урожаев. Основными показателями фотосинтетической деятельности растений, определяющих величину суточных приростов сухого вещества, являются рост площади листьев и чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ).
Микроэлементы
Для повышения урожая зерна проса большое значение имеют микроудобрения (марганец, молибден, цинк). Многими научными учреждениями доказано, что применение микроудобрений на посевах проса существенно повышает энергию прорастания и всхожести. Такие семена, обработанные микроэлементами, дают дружные всходы, которые в последующем хорошо развиваются. У растений образуются более мощные корни, повышается озерненность метелки и повышается урожайность. В частности, на лугово-черноземных почвах применение микроудобрений на фоне (NPK)3o весной под культивацию почвы значительно повысило урожай и качество зерна проса (по данным СМ. Панченко). На один гектар вносили по 2 кг марганца и более и 0,1 кг молибдена. Наиболее эффективным по урожайности оказались «фон + Мп» и «фон + Мо), урожай зерна в этих вариантах составил, соответственно, 3,27 и 3,26 т/га. Что касается содержания белка и крахмала, то по белку лучшим вариантом оказался «фон + молибден» - 12,46%, а по крахмалу - «фон + Мп» - 68,20%. Остальные микроэлементы уступали по величине урожайности и химическому составу зерна.
Рост и развитие растений, формирование урожая зерна начинается с момента прорастания семян. Появление дружных всходов с высокой энергией прорастания, способствует лучшему развитию растений. Как уже отмечено, предпосевная обработка семян растворами микроэлементов обеспечивает появление дружных всходов.
Наши исследования показали, что применение микроэлементов на посевах проса способствовало значительному повышению полевой всхожести. Если в «контроле» (2010 год) полевая всхожесть составила 72%, то применение различных микроудобрений (фон + N30P30K.30) повысило полевую всхожесть до 78%, т.е. на 6% больше (рис. 15). % 100 Данные рисунка 15 показывают, что микроэлементы (Mn, Zn, Mo) имеют лучшие показатели относительно «контроля» во все годы исследований. Однако следует отметить, что в 2011 году, когда почва находилась в дефиците по влагообеспеченности, полевая всхожесть составила 62% (в контроле), а в опытных вариантах - 68-69%. Что касается 2012 года, то хорошая влагообеспеченность почвы обеспечила значительно повысить полевую всхожесть семян. В контрольном варианте она составила 79%, а в вариантах с применением микроудобрений - 83-84%. Наблюдалась прямая положительная корреляционная связь между всхожестью и влагообеспеченностью почвы (г=0,89).
Микроэлементы также оказали влияние на динамику формирования листовой поверхности. Если в начальных фазах роста и развития растений проса не наблюдалось большой разницы между вариантами, то с переходом в другую фазу роста - стеблевание, заметно увеличивалась разница между вариантами опыта по размерам площади листьев. В «контроле» площадь листовой поверхности составила 29,4 тыс. м /га, а в вариантах с применением микроэлементов - 32,7-32,8%. Переход растений еще в следующую фазу развития - цветение, еще больше проявилось значение микроэлементов. Площадь листьев растений на этой фазе составила 3,2-33,1 тыс. м2/га в зависимости от микроэлемента. В частности, площадь листьев в фазе цветения в опытном варианте составила 33,1 тыс. м /га (фон + Zn), а в «контроле» - 30,1 (рис. 16).
На величину площади листьев существенное влияние оказали не только микроудобрения, но и климатические условия года. Гидротермический коэффициент в вегетационный период отражал результаты формирования листовой поверхности растений проса в разные годы исследования (рис. 17).
Из данных рисунка видно, что площадь листьев проса находилась в прямой зависимости от влагообеспеченности почвы. Кроме влияния микроэлементов на формирование листовой поверхности, климатические условия существенно повлияли на ее величину. В 2010 году, когда гидравлический коэффициент находился на уровне среднемноголетних данных, площадь ли-стьев в «контроле» составила 28,7 тыс. м , а в варианте N30P30K30 (фон) -30,4 тыс. м2/га, т.е. даже незначительное внесение NPK способствовало повышению показатели площади листьев.
Что касается микроэлементов и их влияние на величину площади листьев, то в 2010 году они обеспечили формирование площади листьев на 2,6-3,8 тыс. м2/га больше «контроля». В 2011 году, независимо от применения микроэлементов, на всех вариантах опыта показатели были значительно ниже. Например, площадь листьев в «контроле» составила 27,1 тыс. м2/га, а в лучшем варианте (фон + Мп) - 30,6. Из-за засушливых условий эффект от микроудобрений был минимальным. Самые лучшие показатели имели в 2012 году, площадь листьев в лучшем варианте (фон + Мп) составила 34,2 тыс. м /га. Остальные опытные варианты имели также лучшие показатели по площади относительно «контроля».
Как известно, лишь при оптимальной гармонии между генотипом растения и условиями среды, необходимыми для полного и неослабленного проявления всех генотипических звеньев, создаются хорошие предпосылки для достижения высокой продуктивности. В таком случае можно было бы ожидать полной реализации ее потенциала. С теоретической точки зрения очень часто трудно решить, удалось ли вообще полностью реализовать потенциал продуктивности определенного вида растений. Определение условий, при которых можно ожидать полной реализации потенциала, - еще не решенная проблема даже для лабораторий, оборудованных фитотроном.
Различие в степени проявления продуктивности растений одного вида в примерно одинаковых условиях среды свидетельствуют о довольно легкой изменчивости проявления основных компонентов всей структуры. Тщательно изучение большинства данных показало, что изменчивость продуктивности в значительной степени определяется генотипом и всегда является результатом его взаимодействие с окружающей средой.
Как утверждают многие исследователи, в физиологических и фототехнических исследованиях повышенное внимание следует уделить поведению сортов сельскохозяйственных культур под влиянием факторов интенсификации производства (сортовая агротехника, питание, режим орошения и т.д.).
Использование микроудобрений (микроэлементов) в посевах проса также дает возможность определить их эффективность в повышении продуктивности растений. Результаты исследований показали, что предпосевная обработка семян микроэлементами способствовала повышению показателей элементов продуктивности (табл. 20).
Из приведенных данных таблицы видно, что используемые микроэлементы, при обработке ими семена, способствовали росту показателей элементов продуктивности и урожая зерна. В частности, масса семян одного растения (2010 г., сорт Эльбрус 10) в контрольном варианте составила 1,25 г, в варианте с удобрениями (NPK)3o - 1,48 г, а с использованием микроэлементов - 1,75-1,79 граммов. Это на 0,5 г больше «контроля». Аналогичные данные имели и по другим сортам проса. Семена, обработанные растворами микроэлементов перед посевом, формировали больше зерен с наибольшей массой.
Что касается массы 1000 зерен в зависимости от применения микроэлементов, то здесь также в опытных вариантах показатели выше, чем в «контроле». По массе 1000 зерен и массе зерна одного растения в лучшую сторону характеризуется вариант с применением марганца, когда масса зерна 1 растения составила 1,79 г, а масса 1000 зерен - 8,0 г.
Сравнение урожая зерна и его качество в зависимости от применения микроудобрений показало, что урожай зерна в 2010 году, в зависимости от сорта, в контрольных вариантах составила 2,24-2,41 т/га, а в опытном варианте (фон + Мп) - 3,27 т/га. Остальные опытные варианты незначительно, но уступали опыту с марганцем.
Представляет определенный интерес влияния микроудобрений на содержание в зерне белка и крахмала. Результаты показали, что микроудобрения способствовали повышению белка в зерне. Если содержание в зерне белка в «контроле» составило 11,475, то в опытных вариантах - 11,86-12,2%. Из микроэлементов Мп обеспечил больше белка в зерне, чем другие микроудобрения. Содержание крахмала в зерне в опытных вариантах находилось в пределах 67-68%. Однако следует отметить, что с увеличением содержания белка (Мо - 12,2%), уменьшалось содержание крахмала - 66,22%. Такая закономерность наблюдалась у всех сортов проса и на всех вариантах.
В отличие от показателей 2010 года, в 2011 году, независимо от сорта или микроудобрений, все показатели элементов продуктивности и урожай зерна были ниже, чем в 2010 году. Если масса зерна одного растения в 2010 году находилась в пределах 1,25-1,79 граммов, то в 2011 году - 1,09-1,22 г (сорт Эльбрус 10). Аналогичные данные получены и по другим сортам. С учетом засухи в 2011 году масса 1000 зерен также была ниже, чем показатели
2010 года. В частности, масса 1000 зерен составила в 2010 году 7,5-8,0 г, а в
2011 году - 7,0-7,5 граммов, это на 0,5 г меньше. Что касается микроудобрений, эффективность этих микроудобрений, то опытные варианты фон + Мп и фон + Мо характеризовались в лучшую сторону.
У всех сортов проса и на всех вариантах наблюдалось увеличение содержания белка в зерне в 2011 году и увеличение крахмала. А из микроудобрений, Мо обеспечил формирование большего количества белка в зерне. Это было заметно у всех исследуемых сортов проса (рис. 18).
