Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 9
1.1 Ботанико-биологическая характеристика сахарной свеклы 9
1.2 Гибриды и сорта сахарной свеклы 19
1.3 Технологические качества корнеплодов 27
2 Условия и методика проведения исследований 34
2.1 Характеристика погодных условий 34
2.2 Место проведения, схема опытов и методики лабораторных исследований 40
3 Формирование урожая корнеплодов фабричной сахарной свеклы во время вегетации 45
3.1 Полевая всхожесть и сохранность растений к уборке 45
3.2 Фотосинтетическая деятельность растений различных гибридов сахарной свеклы 54
3.3 Формирование массы корнеплода 63
4 Урожайность и технологические качества корнеплодов гибридов сахарной свеклы 67
4.1 Урожайность корнеплодов 67
4.2 Технологические качества корнеплодов сахарной свеклы 73
5 Сохранность корнеплодов гибридов сахарной свеклы 84
6 Энергетическая и экономическая оценка возделывания гибридов сахарной свеклы 107
Заключение 112
Предложения производству 115
Список использованной литературы 116
Приложения 129
- Гибриды и сорта сахарной свеклы
- Место проведения, схема опытов и методики лабораторных исследований
- Фотосинтетическая деятельность растений различных гибридов сахарной свеклы
- Технологические качества корнеплодов сахарной свеклы
Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы в свекловодстве России и Пензенской области наметились положительные тенденции роста объемов производства сахарной свеклы и выработки из нее сахара. По данным Росстата посевные площади сахарной свеклы в России в 2017 году составили 1,199 миллионов гектаров, что на 8%, больше, чем в 2016 году (1,11 млн. га). В 2015 году площадь посева сахарной свеклы составила 1,022 млн. га, что на 11,3% превышало показатель 2014 года. В Пензенской области площадь посевов данной культуры в 2017 составила 60,3 тыс. га, что на 9,2 тыс. га больше, чем в 2016 году и на 13,0 тыс. га, чем в 2015 году.
Характерной особенностью отрасли свекловодства в настоящее время является резкое увеличение сортового сортимента, при этом значительно выросла доля гибридов иностранной селекции (В.П. Комратов, В.В. Кошеляев, 2007). При этом гибриды зарубежной селекции обладают различной степенью адаптации к конкретным почвенно-климатическим условиям России, что подтверждается не всегда высокой урожайностью и сахаристостью, зачастую высоким процентом поражения болезнями и различной степенью адекватности технологическим процессам переработки на сахарном заводе. В связи с этим возникает необходимость в сортоизучении (О.В. Святова, 2008; С.И. Смуров, Д.М. Иевлев, О.В. Григоров и др., 2008; Л.И. Беляева, 2008; А.С. Бердников, 2012).
Важным критерием при оценке сортов и гибридов сахарной свеклы является их способность к длительному хранению (лежкоспособность). Известно, что в европейских странах корнеплоды после уборки сразу поступают на переработку, в России продолжительность хранения достигает 90-100 дней, а для сахарной свеклы характерны резкие изменения технологических качеств в процессе хранения.
Степень разработанности темы. Вопросы по изучению особенностей роста, развития, формирования продуктивности и изменения технологических свойств во время полевого хранения различных гибридов сахарной свеклы нашли отражение в работах отечественных и зарубежных исследователей: З.М. Хелемского (1971, 1995), Н.Н. Горбунова (1987, 1992), А.Ю. Гаджиева (1993), А.В. Корниенко (1995, 2004, 2006), М.И. Повалюхина, В.В. Алексеева (1996),
А.Р. Сапронова (1999), Ю.С. Ионицой (2006, 2007, 2015), И.В. Апасова и др. (2004, 2013), И.Я. Балкова (2006), Г.И. Балабановой (2006), С.И. Смуров (2008), О.А. Потапова, Д.В. Озерова, Ю.Н. Горчинского (2007), Н.М. Сапронова, А.С. Бердникова (2009), С.И. Полевщикова, И.П. Заволоки (2010), В.О. Рудакова, Д.О. Морозова, А.Н. Седых (2010), Д.Р. Исламгулова, А.М. Мухаметшина, Р.Р. Исмагилова, Р.Р. Алимгафарова (2010, 2012), Н.В. Долгополовой (2011), И.В. Апасова, И.И. Бартенева, Л.Н. Путилиной, Г.А. Селивановой, М.А. Смирнова, И.В. Подосинникова (2013), В.И. Суслова, В.А. Логвинова, В.Н. Мищенко и др. (2013), В.И. Костина с соавт. (2013, 2016), О.А. Минаковой, Л.В. Тамбовцевой, Л.В. Александровой (2014), Бутяйкина В.В. (2015), Н.В. Беседина (2015), Hoffman, C.М. (2004, 2006), Kenter, C. (2007) и др.
Цель исследований – обосновать особенности формирования урожайности и технологических качеств корнеплодов сахарной свеклы (на примере 9 гибридов различных типов) и выделить из них обладающие высокой продуктивностью и пригодные для краткосрочного полевого хранения (до 60 суток).
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
изучить особенности роста и развития растений сахарной свеклы различных типов гибридов;
определить динамику фотосинтетической деятельности и нарастания массы корнеплода в зависимости от типа гибрида;
определить урожайность и сахаристость корнеплодов сахарной свеклы гибридов различных типов;
установить влияние сортовых особенностей гибридов различных типов (нормальные, нормально-урожайные, нормально-сахаристые, сахаристые) на технологические показатели корнеплодов во время уборки и после 30-ти и 60-ти суток полевого хранения;
оценить адаптационную способность гибридов к условиям выращивания и полевого хранения без укрытия;
- дать энергетическую и экономическую оценку выращивания гибридов
сахарной свеклы различных типов.
Научная новизна. Применительно к местным почвенно-климатическим условиям экспериментально установлено влияние сортовых особенностей (на
примере 9 гибридов сахарной свеклы различных типов) на урожайность, сахаристость, комплекс технологических свойств корнеплодов сахарной свеклы. Выявлены типы и гибриды сахарной свеклы, обеспечивающие наименьшие потери сахара при краткосрочном полевом хранении. Установлены адаптационные способности к условиям выращивания и полевого хранения. Определено влияние изучаемых факторов на экономическую эффективность выращивания и переработки корнеплодов сахарной свеклы с точки зрения влияния их технологических качеств на выход готовой продукции.
Теоретическая и практическая значимость результатов исследований. Дана всесторонняя оценка гибридов сахарной свеклы. Выявлены гибриды с низким содержанием мелассообразующих веществ, как во время уборки, так после краткосрочного полевого хранения в условиях правобережной лесостепи Среднего Поволжья. Установлено, что для кратковременного хранения (до 60 суток) наиболее пригодны корнеплоды гибрида иностранной селекции нормального типа F1 Компакт и отечественного гибрида F1 РМС 120. Для поздних сроков уборки и немедленной переработки рекомендуется использовать гибриды иностранной селекции: F1 Неро, F1 Бадиа и F1 Геракл, обеспечивающие получение валового сбора очищенного сахара более 10 тонн с гектара.
Основные положения, выносимые на защиту:
- особенности роста и развития растений сахарной свеклы, их фотосинте
тическая деятельность в зависимости от сортовых особенностей;
- формирование урожайности и качества корнеплодов, адаптационная
способность в зависимости от типа гибрида;
сортовые особенности изменения технологических свойства корнеплодов в течение кратковременного полевого хранения без укрытия;
высокопродуктивные гибриды сахарной свеклы с низким содержанием мелассообразующих веществ;
обоснование энергетической и экономической эффективности возделывания различных гибридов сахарной свеклы.
Степень достоверности и апробация работы. Степень достоверности результатов проведенных исследований, изложенных в диссертационной работе, подтверждается большим объемом проведенных исследований за период
2013-2015 гг., выполненных с применением современных методик, регламентируемых ГОСТ, рекомендаций, дисперсионным и регрессионным анализами, а также подтвержденные публикацией результатов в рецензируемых журналах. Достоверность результатов подтверждается также их соответствием, сделанным научным прогнозам, публикацией результатов работы и их обсуждением на заседаниях кафедры, научно-практических семинарах, которые проводились в Пензенском государственном аграрном университете.
Диссертация выполнена на кафедре «Растениеводство и лесное хозяйство» Пензенского государственного аграрного университета. Экспериментальные исследования проведены на полях ООО «Красная Горка» Пензенской области.
Основные положения и выводы диссертационной работы были доложены и получили положительную оценку на Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России» (Пенза, 2014), Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию Пензенской ГСХА «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России» (Пенза, 2016), II Международной научно-практической конференции «Сельскохозяйственные науки: современный взгляд на изучение актуальных проблем» (Астрахань, 2017).
Методология и методы проведения исследований. Методология исследований по изучению особенностей формирования продуктивности и сохранности корнеплодов различных гибридов сахарной свеклы основывалась на анализе научной литературы по теме исследований, определении цели и задач исследований с постановкой полевого опыта. Использовались следующие методы исследований: наблюдения, замеры и учеты в полевых опытах, лабораторные анализы основных элементов структуры урожая, проведение дисперсионного и регрессионного анализов полученных результатов экспериментов.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 научных статьях, в том числе в 4 рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 145 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, пяти глав, заключения, предложений для практической селекции и производства, содержит 36 таблиц, 8 рисунков, 27 приложений. Список использованной литературы включает 127 источников.
Гибриды и сорта сахарной свеклы
Важная роль в формировании высокой урожайности и технологических качеств корнеплодов принадлежит сортовым особенностям сахарной свеклы. Уровень этих показателей зависит от правильного и своевременного создания для растений оптимальных условий, при которых возможно полное раскрытие потенциала их генетических особенностей. Но сам по себе сорт, как и любой другой элемент технологии, еще не гарантирует решения проблемы эффективного производства сахарной свеклы. Оценивая долю влияния сорта (гибрида) на сбор сахара, многие ученые пришли к выводу, что на долю этого фактора приходится 14% (Д. Шпаар, 2000, 2006; Hoffmann, 2006; С. Kenter, C. Hoffmann, 2007; В.В. Бутяйкин, 2015;). Только на фоне общей высокой культуры земледелия и непременного соблюдения всех регламентов возделывания свеклы высокопродуктивные гибриды способны наиболее полно реализовать заложенные в них потенциальные возможности. Неблагоприятные природные факторы в сочетании с трудностями экономического характера усиливают роль сорта в решении проблем, которые невозможно или трудно разрешить обычными путями, и выдвигают на первое место необходимость использования сортов и гибридов с высокой степенью адаптивности к конкретным условиям выращивания.
На современном этапе свекловодства сорта и гибриды являются одним из элементов интенсификации растениеводства, что обусловлено их высоким потенциалом продуктивности. Агропромышленный комплекс страны ставит своей целью повысить базисный потенциал свекловодства за счет повышения продуктивности современных гибридов сахарной свеклы. Основную часть прибавки ее урожая предусматривается получать за счет новых сортов и гибридов отечественной и зарубежной селекций. В Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию на территории Российской Федерации внесено 332 сорта и гибрида сахарной свеклы, среди которых отечественной селекции только 24%. При этом гибриды зарубежной селекции обладают различной степенью адаптации к конкретным почвенно-климатическим условиям, что подтверждается не всегда высокими урожайностью и сахаристостью, зачастую высоким процентом поражения болезнями. Поэтому в конкретных почвенно-климатических условиях необходимо высевать только те гибриды, которые испытаны и приспособлены к производственным условиям (Д. Шпаар, 2000).
Проблема подбора и использования высокопродуктивных и экологически пластичных сортов актуальна для Пензенской области, где природные условия варьируют как на территории, так и по годам (Е.В. Жеряков, 2012).
Сравнительный анализ средней урожайности сортов и гибридов сахарной свеклы, допущенных к использованию в РФ в 2007 г., показал преимущества гибридов иностранной селекции над отечественными. Это говорит о том, что отечественная селекция существенно отстает в развитии от зарубежной. За годы реформ большая часть семеноводческих хозяйств и семенных заводов стали частными (акционерными) предприятиями и для них не формировался четкий заказ на размножение семян сортов, популяций и гибридов сахарной свеклы и подготовку их к посеву. В настоящее время селекция ведется на договорных условиях между селекционерами внутри страны, совместно с немецкими, польскими и другими зарубежными фирмами, а также в форме частного предпринимательства. Кроме того, работы по селекции финансируются из случайных источников. Это привело к тому, что к 2007 г. количество зарубежных гибридов сахарной свеклы, возделываемых во всех регионах РФ, существенно превысило количество сортов и гибридов отечественной селекции. Начало этому процессу было положено с внесения в Государственный реестр селекционных достижений в 1993 г. первого иностранного гибрида сахарной свеклы Орикс, зарегистрированного на фирму- производителя ООО «СЕС ВандерХаве» (Бельгия) (О.В. Святова, 2008).
В исследованиях, проведенных в условиях северо-запада Тамбовской области на выщелоченном тяжелосуглинистом черноземе возделывание гибридов F1 Пират, F1 Баккара, F1 Ахат и F1 Крокодил позволило получить самую высокую урожайность корнеплодов в пределах 37,8-39,2 т/га, а продуктивность гибрида отечественной селекции составила 23,1-25,2 т/га (С.В. Соловьев, 2012).
В исследованиях, проведенных с целью выявления наиболее урожайных и сахаристых гибридов сахарной свеклы, а также пригодных для выращивания в условиях Белгородской области самый высокий показатель урожайности (57,5 т/га) отмечен у гибрида F1 Нэнси (круйзер) на фоне N60P60K60+ N70, что 20,1 т/га больше чем урожайность отечественного гибрида F1 ЛМС-94 (Ю.А. Кузнецов и др., 2010).
В условиях Курской области гибриды иностранной селекции превышали стандартный гибрид F1 ЛМС - 94 по урожайности: F1 Победа - 8,7-11,2 т/га, F1 Маша - 5,0-7,4 т/га, F1 Бристоль - 3,1- 5,9 т/га и F1 Кармелита - 3,8-6,1 т/га (Н.В. Беседин, 2015).
Основные площади свеклосеяния в стране заняты гибридами иностранной селекции, что наносит существенный урон отечественному товаропроизводителю. За последние 5 лет доля семян гибридов зарубежной селекции в свеклосеющих хозяйствах возросла приблизительно с 20 до 70%. Коммерческие структуры, работающие в свеклосахарном бизнесе, преследуя свои корпоративные интересы, вытесняют с рынка семена гибридов отечественной селекции. Однако из-за нарушения технологических процессов получаемая прибавка урожая и сбора сахара из семян зарубежной селекции во многих хозяйствах едва покрывает затраты на их выращивание. Среди многих объективных и субъективных причин отказа от отечественных семян сахарной свеклы принято считать низкую продуктивность гибридов и сортов отечественной селекции (А.В. Корниенко, 2004; Г.И. Балабанова, 2006; И.Я. Балков, 2006). Результаты исследований, проведенных в Курской области, показали, что у иностранных гибридов различия в урожайности между лучшим и худшим сортообразцами достигали 24,0 т/га, то у отечественных - около 8,0 т/га, что свидетельствует об их высокой пластичности и адаптивности к почвенно-климатическим условиям. Различия в сахаристости между лучшим и худшим зарубежными сортообразцами достигали 3,8%, тогда как у отечественных они не превышали 2,0%. Стабильное накопление сахара отечественными гибридами свидетельствует об их высокой адаптивности к воздействию как биотических, так и абиотических стресс-факторов в период вегетации. Кроме того, средние потери сахарозы за период хранения в специализированном корнехранилище при оптимальных температурно-влажностных условиях у отечественных гибридов составили 0,087% и были почти на 40% меньше, чем у зарубежных аналогов (И.В. Апасов, А.М. Парфенов, Л.С. Зенин, 2004; И.В. Апасов и др., 2013;).
По результатам проведенных исследований в Республике Башкортостан было установлено, что наибольшая урожайность корнеплодов за 4 года получена при посеве гибридов зарубежной селекции F і Шанон и F і Портланд, которая составила соответственно 56,4 и 56,3 т/га, а отечественного гибрида F1 РМС 120 - 51,6 т/га (И.П. Юхин, 2015).
По данным Мамсирова Н.И. (2016) при проведении исследований по изучению продуктивности гибридов сахарной свеклы в условиях республики Адыгея, максимальная урожайность корнеплодов сахарной свеклы - 31,5 т/га была получена при возделывании гибрида иностранной селекции F1 Ритер, незначительно превысив урожайность отечественного гибрида F1 Дружба МС-34 (St) - на 0,8 т/га. Урожайность остальных изучаемых в опыте гибридов была ниже стандарта на 3,8-5,2 т/га.
Так, по рапсовому и горчичному сидеральному пару урожайность гибрида иностранной селекции F1 Маша составила соответственно 44,4 и 44,7 т/га, что на 5-7 т/га больше, чем у гибрида F1 РМС 70. Гибрид F1 Маша, посеянный по люпиновому сидерату, обусловливал повышение урожайности на 2,3-2,6т/га по сравнению с рапсовым и горчичным сидератом. Отзывчивость F1 РМС-70 на предшественники в отличие от гибрида F1 Маша имела ряд особенностей. Так, реакция F1 РМС 70 на сидеральный рапсовый пар была наибольшей в годы исследований, что позволило получить на 1,0-1,7 т/га корнеплодов больше при средней урожайности 38,9 т/га (предшественник - рапс) по сравнению с горчичным и люпиновым сидеральными парами. Сидеральные предшественники существенно не влияли на урожайность данного гибрида. Однако по содержанию сахарозы наблюдалась тенденция к ее увеличению по всем предшественникам по сравнению с гибридом F1 Маша. Средняя урожайность гибрида F1 Маша была на 14-24% выше, чем у гибрида F1 РМС 70, что, видимо, связано с генетическими особенностями гибрида (А.В. Абрамов, 2010).
Место проведения, схема опытов и методики лабораторных исследований
Исследования проводились в 2013-2015 гг. в ООО «Красная Горка» Колыш- лейского района Пензенской области на черноземе выщелоченном среднесуглинистом, пахотный слой которого характеризовался следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса (ГОСТ 26213-91) 5,64%, подвижных форм азота (по Корнфильду) 103 мг/кг, фосфора и калия (ГОСТ 26204-91) - 94 и 100 мг/кг соответственно; рНксі (ГОСТ 26483-85) - 5,5, Нг (ГОСТ 26212-91) - 4,8 мг- экв./100 г, сумма поглощенных оснований - 29,8 мг-экв./100 г почвы (ГОСТ 27821-88).
В опыте изучались гибриды: нормального типа - F1 РМС 120 - стандарт, F1 Компакт, F1 Геракл, F1 Спартак; нормально-урожайного - F1 ХМ 1820, F1 Неро; нормально-сахаристого - F1 Триада, F1 Бадиа; сахаристого типа - F1 Волга.
Объект исследований: гибриды сахарной свеклы различных типов: F1 РМС 120 - оригинатор: ГНУ ВНИИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ И САХАРА ИМ А.Л. МАЗЛУМОВА Односемянный диплоидный гибрид сахарной свеклы на стерильной основе N (нормальный) типа. Включен в Госреестр в Центральночерноземном и Уральском регионах. В Центрально-Черноземном округе в среднем урожайность корнеплодов по сортоиспытанию составляет 486 ц/га, а потенциальная до 700 ц/га. Содержание сахара 17,3%, сбор сахара 84 ц/га, у стандарта соответственно 471 ц/га, 17,1%, 80,6 ц/га. Средняя масса корнеплода 568 г. В Липецкой области урожайность корнеплодов составляет 555 ц/га, выше на 32 ц/га, содержание сахара (17,3%) на 0,7%, сбор сахара (96,1 ц/га) на 9,3 ц/га. Средняя масса корнеплода 688 г. На Урале урожайность корнеплодов превысила среднюю на 35 ц/га, сбору сахара на 6,1 ц/га, уступила по содержанию сахара на 0,4% при уровне соответственно 383 ц/га, 16,6%, 76,9 ц/га. Средняя масса корнеплода составила 395 г. Устойчив к церкоспорозу, цветушности, болезням листового аппарата и корневым гнилям.
F1 Компакт - вегетационный период 155-160 дней, нормальный тип. Гибрид с высоким потенциалом урожайности и сахаристости. Корнеплод овальноконусовидной формы, погруженность в почву составляет до 90%; листовая розетка раскидистая. Устойчив к афаномицетной гнили, ризомании и цветушности. То- лерантен к церкоспорозу, мучнистой росе, вирусной желтухе и ржавчине. Обладает хорошей лежкостью при хранении сырья. Отличается высокой адаптационной способностью к почвенно-климатическим условиям. Предназначен для средних сроков уборки.
F1 Геракл - вегетационный период 150-155 дней, нормальный тип. Обладает высоким потенциалом урожайности и сахаристости. Корнеплод овальной формы, листовая розетка полураскидистая. Толерантен к церкоспорозу, афаномицет- ной гнили, ризомании и мучнистой росе. Обладает хорошими технологическими качествами сырья. Пластичен в различных условиях выращивания. Рекомендуется для средних сроков уборки.
F1 Спартак - вегетационный период 160-165 дней, нормальный тип. Гибрид с высоким уровнем урожайности и средней сахаристости. Листовая розетка крупная, полупрямостоячая. Форма корнеплода конусовидная; погруженность корнеплода в почву составляет 90%. Устойчив к афаномицетной гнили, рамуля- риозу и ризомании. Толерантен к церкоспорозу, мучнистой росе и цветушности. Высокая пластичность в различных почвенно-климатических условиях. Рекомендуется для средних и поздних сроков уборки.
F1 ХМ 1820 - вегетационный период 170-175 дней, нормально-урожайный тип. При условии использования интенсивной технологии характеризуется повышенной продуктивностью (урожайность свыше 100 т/га). Овальная форма корнеплода, погруженность корнеплода в почву составляет 90%. Форма листовой розетки промежуточного типа. Устойчив к рамуляриозу, ризомании и цветушности. Толерантен к афаномицетной гнили, церкоспорозу, слабо поражается корневыми гнилями. Требует строгого соблюдения технологии выращивания, предназначен для поздних сроков уборки.
F1 Неро - вегетационный период 155-160 дней, нормально-урожайный тип. Высокопродуктивный гибрид интенсивного типа. Листовая розетка крупная, промежуточного типа; листья зеленого цвета с гладкой поверхностью. Форма корнеплода овальная, конусовидная; погруженность корнеплода в почву составляет 85%. Высокая устойчивость к афаномицетной гнили. Гибрид толерантен к церкоспорозу, рамуляриозу и ризомании. Средняя устойчивость к засухе, мучнистой росе и вирусной желтухе. Высокая пластичность в различных почвенноклиматических условиях. Рекомендуется для средних сроков уборки.
F1 Триада - вегетационный период 140-145 дней, нормально-сахаристый тип. Продуктивный гибрид с повышенным содержанием сахара, отличается высокими технологическими качествами. Листовая розетка малой величины зеленого цвета, расположение листьев промежуточное. Форма корнеплода овально - конусовидная, погруженность корнеплода в почву составляет 80%. Гибрид устойчив к ризомании, рамуляриозу, мучнистой росе и вирусной желтухе, слабо поражается афаномицетной гнилью. Пластичен в различных условиях выращивания. Предназначен для ранних и средних сроков уборки.
F1 Бадиа - вегетационный период 130-160 дней, нормально-сахаристый тип. Гибрид с высоким потенциалом урожайности и сахаристости. Корнеплод овальной формы, погруженность в почву составляет до 90%; положение листа промежуточное, интенсивность окраски сильная. Устойчив к ризомании. Толе- рантен к гнили корнеплодов, корнееду, церкоспорозу, мучнистой росе и рамуля- риозу. Отличается высокой адаптационной способностью к почвенно- климатическим условиям. Предназначен для ранних, средних и поздних сроков уборки.
F1 Волга - вегетационный период 140-145 дней, нормально-сахаристый тип. Гибрид сахаристого направления с высоким уровнем урожайности. Корнеплод овально-конусовидной формы, погруженность корнеплода в почву составляет 90%. Листовая розетка средней величины, раскидистого типа. Устойчив к афа- номицетной гнили, ризоктонии и ризомании. Толерантен к церкоспорозу и мучнистой росе. Пластичен в различных условиях выращивания. Пригоден для ранних и средних сроков уборки. Отличается хорошей лежкостью при хранении в кагатах.
При проведении исследований общая площадь делянки составила 540 м2, учетная - 54 м2, размещение вариантов рендомизированное, повторность - трехкратная. Агротехника в опыте принятая в хозяйстве. Сахарная свекла возделывалась в паровом звене зернопаропропашного севооборота. Предшественник - озимая пшеница. Посев проводили сеялкой Monopil-Accord. Убирали урожай вручную, учет урожая проводили поделяночно весовым методом со скидкой на землю.
В зависимости от задач, поставленных в опыте, проводили следующие наблюдения, учеты и анализы: фенологические наблюдения, подсчет густоты стояния растений в соответствии с Методикой полевого опыта в свекловодстве (2004), Послерегистрационным испытаниям сортов и гибридов сахарной свеклы в сырьевой зоне сахарного завода (2010).
В опыте наблюдали прохождение основных фенофаз роста, изучали: динамику формирования листовой поверхности (методом высечек), массу ботвы и корнеплодов (весовым методом), основные показатели фотосинтетической деятельности растений оценивали по А.А. Ничипоровичу (А.А. Ничипорович, 1977). Учет урожая корнеплодов, т.е. массы всех корнеплодов на опытной делянке, очищенных от почвы и ботвы с обрезкой хвостика до толщины 10 мм, отнесенной к площади 1 га, а также определение технологических качеств корнеплодов проводили в соответствии с Методикой полевого опыта в свекловодстве (2004), После- регестрационными испытаниями сортов и гибридов сахарной свеклы в сырьевой зоне сахарного завода (2010). Сравнение урожайности конкретного гибрида со средней видовой (средней по всем гибридам), проводилось по методике Мироновского института селекции и семеноводства пшеницы (Л.А. Животков, З.А. Морозова, Л.И. Секутаева, 1994).
Для хранения корнеплодов был выбран участок на краю поля. Подкагатную земляную площадь перед укладкой свеклы выравнивали, поливали водой и обрабатывали известью-пушенкой (0,2 кг/м2). Корнеплоды, закладываемые на хранение, были отнесены ко II категории, предназначенной для средних сроков хранения (до 2 месяцев). Кагаты без укрытия были сформированы в период уборки культуры, размещены вблизи грунтовой дороги с ориентацией с севера на юг. Размеры кагатов: 3-4 м высота и ширина основания 12-16 м. Контроль изменения показателей качества корнеплодов осуществляли через 30 и 60 суток хранения согласно общепринятой методике, предусматривающей закладку сеточных проб. Для этого формировали однородные по массе, фитопатологическому состоянию и качественным показателям пробы. Масса каждой из них составляла 12 кг. Пробы взвешивали, этикетировали, анализировали с целью определения исходных количественных и качественных показателей кагатируемой свеклы и укладывали на хранение в соответствующее сечение кагата на глубину от верхней части 1,0-1,5 м. Сроки определения показателей качества - через 30 и 60 суток (Инструкция по приемке ., 1984).
Фотосинтетическая деятельность растений различных гибридов сахарной свеклы
Лист - орган высших растений, выполняющий функции фотосинтеза и транспирации, а также обеспечивающий газообмен с воздушной средой и участвующий в других важнейших процессах жизнедеятельности растения. С появлением настоящих листьев начинает утолщаться корень и изменяется его анатомическое строение (Большая советская энциклопедия..., 1973). Только тогда, когда поверхность листьев больше поверхности почвы, сахарная свекла использует инсоляцию почти полностью для ассимиляции и образования органической массы. Поэтому сохранение листовой поверхности как можно дольше за период вегетации в здоровом состоянии является одной из главных задач в технологии возделывания сахарной свеклы.
Объективным критерием оценки ростовых процессов являются показатели нарастания составляющих урожаев - площади листьев и массы корнеплода.
Основную часть ассимиляционной поверхности составляют листья, именно в них осуществляется фотосинтез. Листья растений сахарной свеклы в процессе фотосинтеза производят богатые энергией углеводы - сахара, которые накапливаются в корнеплодах. Фотосинтез может происходить и в других зеленых частях растений - стеблях, остях, зеленых плодах и т.п., однако вклад этих органов в общий фотосинтез обычно небольшой (Растениеводство, 2007). Хорошо развитая и, прежде всего, здоровая листва - залог высокой урожайности и качества корнеплодов. Количество листьев на растении и площадь листовой поверхности служат критериями определения продуктивности растений сахарной свеклы и накопления сахара в корнеплоде.
Максимальная продуктивность растений достигается в том случае, если формируется оптимальный по размерам и продолжительности активной деятельности фотосинтетический аппарат, обеспечиваются благоприятные условия его работы на разных этапах онтогенеза, максимально (с наименьшими потерями на процессы общего метаболизма) используются продукты фотосинтеза на формирование ценных признаков. В связи с этим изучению признаков, характеризующих фотосинтетическую деятельность растений, уделяется большое внимание, так как они дают возможность проанализировать причины изменения продуктивности культуры под влиянием метеорологических и антропогенных факторов. В научной литературе имеются сведения о том, что посевы сахарной свеклы начинают интенсивную фотосинтетическую деятельность после развития площади листьев в 10 тыс. м2/га, а при образовании ассимиляционной поверхности в 40-50 тыс. м2/га они поглощают максимально возможное количество солнечной радиации (А.М. Кравцов, А.В. Загорулько, 2013). Листья сахарной свеклы первой пары являются наименьшими (10-15 см2), тогда как размер листьев от восьмого до двадцатого достигает 200-400 см2. Необходимым условием получения высокого урожая сахарной свеклы с достаточным содержанием сахарозы (С12Н22О11) является сохранность активно функционирующего листового аппарата до окончания вегетационного периода (И.Н. Жердецкий, 2010; С.И. Полевщиков, И.П. Заволока, 2010).
Принято сравнивать посевы между собой, а также различные состояния одного посева в динамике по площади листьев, отождествляя ее с понятием «ассимиляционная поверхность». Динамика площади листьев в посеве подчиняется определенной закономерности. После появления всходов площадь листьев медленно повышается, затем темпы нарастания увеличиваются. К моменту прекращения образования боковых побегов и роста растений в высоту площадь листьев достигает максимальной за вегетацию величины, затем начинает постепенно снижаться в связи с пожелтением и отмиранием нижних листьев.
Анализируя данные по изменению площади листовой поверхности, следует отметить, что в 2013 году, среди всех изучаемых гибридов наибольшая ассимиляционная поверхность листьев была отмечена 13 августа у F1 Неро и F1 Спартак - 59,48 и 59,04 тыс. м2/га соответственно (приложение 6). На эту дату определения ассимиляционная поверхность листьев от 50 до 55 тыс. м2 отмечена у гибридов F1 Геракл (54,57), Fi Триада (51,58) и Fi Бадиа (51,10); в пределах 45 тыс. м2 у гибридов F1 Волга (46,71) и F1 ХМ 1820 (44,34). У гибридов F1 Компакт и F1 РМС 120 площадь листьев была менее 40 тыс. м2 и составила соответственно 39,68 и 38,42.
Наблюдения за ростом растений сахарной свеклы в 2014 году показали, что максимальная площадь листьев была отмечена в середине августа и составила от 30,67 до 39,79 тыс. м2/га. При этом наименьшей она была у гибрида F1 Компакт, а наибольшей у гибрида F1 Неро как при учете на 15 августа, так и перед уборкой (приложение 7).
В 2015 году рост растений сахарный свеклы в начальный период был менее интенсивный по сравнению с 2013 и 2014 гг. В мае 2015 года количество выпавших осадков составило только 14 мм, что негативно отразилось на росте ассимиляционной поверхности: площадь листьев в среднем по всем изучаемым гибридам составила 2,38 тыс. м2/га, что на 33% меньше, чем в 2014 году и на 25 % - чем в 2013 году. При учете в последующие даты определения средняя площадь листьев всех изучаемых гибридов сахарной свеклы была выше значений данного показателя 2013 и 2014 гг. на аналогичные даты определения (приложение 8). При учете на 15 августа среди изучаемых гибридов наибольшая площадь листьев была отмечена у гибридов F1 Неро и F1 Спартак и составила 58,92 и 58,84 тыс. м2/га.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что в 2013-2015 гг. более интенсивное увеличение площади листовой поверхности у всех изучаемых гибридов, кроме F1 РМС 120 и F1 Волга, происходило в июне, когда прирост составил от 18,88 до 23,84 тыс. м2/га. Растения гибридов F1 Волга, F1 Неро и F1 Спартак, более интенсивно наращивали ассимиляционную поверхность в июле месяце - увеличение составило 20,74 тыс. м2/га, 20,97 и 21,71 тыс. м2/га (таблица 7).
Наблюдения за формированием растений сахарной свеклы показали, что рост ассимиляционной поверхности листьев происходил до середины августа и в период смыкания междурядий и интенсивного сахаронакопления достигал максимального значения, после чего начинал постепенно снижаться из-за пожелтения и отмирания нижних листьев.
Наибольшая площадь листьев во время проведения исследований была отмечена у гибридов F1 Спартак и F1 Неро и составила 51,59 тыс. м2/га и 52,73 тыс. м2/га соответственно. При этом наименьшей она была у стандарта - гибрида F1 РМС 120 - 37,17 тыс. м2/га.
Наиболее выгодным для формирования хозяйственных урожаев корнеплодов является такой ход роста, когда, достигнув достаточно быстро оптимальных для таких условий размеров, листья останавливаются в росте, возможно более долго активно работают в этом состоянии на формирование хозяйственно ценных репродуктивных и запасающих органов, а затем отмирают, отдавая им значительную часть запасенных в них пластических и энергетических веществ. В период, когда площадь листовой поверхности растений сахарной свеклы была максимальной, среднее значение данного показателя по всем изучаемым гибридам было выше, чем у Fi РМС 120, Fi Компакт, Fi ХМ 1820 и Fi Волга. Такая же тенденция сохранилась вплоть до уборки сахарной свеклы, когда средняя площадь была равна 41,63 тыс. м2/га, т.е. оптимальной исходя из утверждения А.А. Ничипоровича, который считал, что оптимальная площадь листьев растений сахарной свеклы на 1 га должна составлять 35-40 тыс. м2, поскольку дальнейшее увеличение ее не приводит к повышению поглощения солнечной энергии.
Одним из показателей образования листовой поверхности является индекс листовой поверхности - отношение ассимилирующей поверхности листьев растений к поверхности почвы, на которой они находятся. Посевы сахарной свеклы образуют в 4-5 раз больше листовой поверхности, чем поверхность почвы, которую они занимают. Растения сахарной свеклы обычно образуют больше листьев, чем необходимо для высокой урожайности и сбора сахара. Индексы листовой поверхности выше 3,5 не приносят пользы, так как листья друг друга затеняют. Можно считать, что только около 30% листьев фотосинтетически полностью активны (M. Dambroth, A. Bramm, 1980).
В 2013-2015 гг. индекс листовой поверхности в пределах 3,3-3,9 был отмечен с конца июля и до уборки у гибридов Fi РМС 120 и Fi Компакт, у остальных изучаемых гибридов значение индекса листовой поверхности равное 3,0 было отмечено в более раннее время (таблица 8).
Технологические качества корнеплодов сахарной свеклы
Качество сырья - стержень свекло-сахарного производства. От него зависят все показатели работы сахарных заводов: потери, выход, качество и себестоимость сахара. Главным критерием в определении качества служит сахаристость (Н.Н. Горбунов, 1992).
В среднем за три года проведенных исследований гибриды нормальносахаристого и сахаристого направлений показали более высокую сахаристость, чем урожайные и нормальные гибриды. У гибрида Fi Триада сахаристость составила 18,6%, что больше чем у гибрида нормального типа Fi РМС 120 (стандарт) на 0,73%, у гибрида Fi Бадиа - 18,63%, что выше чем у стандарта на 0,77%. У гибрида Fi Волга сахаристость составила 18,9%, что на 1,03% больше, чем сахаристость отечественного гибрида, принятого за стандарт (таблица 15).
В 2013 году погодные условия в период интенсивного сахаронакопления были благоприятными для роста корнеплода. Осадки, количество которых в августе было на уровне среднемноголетнего значения, а в сентябре на 237% больше, способствовали более интенсивному нарастанию массы корнеплода, чем накоплению сахарозы.
Первое определение сахаристости (начало августа) корнеплодов показало, что у гибридов нормального типа значение поляризации составило 13,1-14,3% в зависимости от гибрида: у нормально-урожайных - 14,5-14,6%, нормальносахаристых - 13,2-13,3% и сахаристого типа - 13,4%. В начале сентября сахаристость увеличилась на 2,1-3,3% у гибридов нормального типа, на 2,2-2,6% - у нормально-урожайных, на 3,3-3,7% - у нормально-сахаристых и на 3,8% - у сахаристого типа. В период уборки наибольшая сахаристость корнеплодов была у гибрида F1 Волга (сахаристый тип) - 18,0%, а наименьшая - у гибрида F1 РМС 120 и F1 Компакт (нормальный тип) - 16,8% (таблица 16).
В 2014 году анализ динамики накопления сахара в корнеплодах сахарной свеклы в течение вегетационного периода подтвердил зависимость этого фактора от погодных условий и гибрида.
Уже при первом определении сахаристости корнеплодов (начало августа) выявилась значительная разница (до 1,7%) между гибридами Fi Триада - 15,1%, а Fi Спартак - 16,8%. Среднее значение сахаристости корнеплодов по всем изучаемым гибридам на данный период определения составило 16,06%.
Практически полное отсутствие осадков и высокая среднесуточная температура воздуха (ГТК за июль 0,084) способствовали снижению прироста массы корнеплода, а при недостатке влаги в первый период вегетации интенсивность сахароотложения уменьшается слабее, чем интенсивность роста. В связи с этим сахаристость повышается и наибольшее количество сахаров откладывается в паренхиме (таблица 17).
При определении сахаристости корнеплодов в начале сентября среднее значение данного показателя составило 18,41%, т.е. увеличение сахаристости корнеплодов за август месяц составило только 2,35%. Это связано с тем, что в условиях достаточного увлажнения накопление сахарозы отстает от интенсивности роста. Во время уборки среднее значение сахаристости составило 18,99%. Наибольшая величина сахаристости была у корнеплодов гибрида Fi Волга - 19,6%, у гибридов: F1 Спартак, F1 Геракл, F1 ХМ 1820, F1 Неро, F1 Бадиа - 19,0-19,4%, а у остальных гибридов: Fi РМС 120, Fi Компакт, Fi Триада - меньше среднего значения на 0,19-0,69%.
В 2015 году, как и в предыдущие годы исследований на динамику сахаристости корнеплодов прямое влияние оказали погодные условия периода интенсивного сахаронакопления. В июне и июле сложилась благоприятная погода для роста и развития корнеплодов сахарной свеклы: среднесуточная температура воздуха составила 21,3С и 19,4С при 57мм и 88 мм осадков соответственно. При проведении первого определении (начало августа) установлено, что погодные условия в первый период роста корнеплода способствовали накоплению сахара корнеплодами на уровне 13,0-14,0% в зависимости от гибрида. Определение сахаристости корнеплодов 1 сентября показало, что за август несмотря на небольшое количество осадков (8 мм), но при благоприятной среднесуточной температуре воздуха для накопления сахара в паренхиме сахаристость увеличилась на 3,9-5,1% в зависимости от гибрида. Наибольшее увеличение было отмечено у гибридов нормально-сахаристого типа (4,9%) и сахаристого (5,1%). Увеличение сахаристости корнеплодов продолжилось до уборки, но не так интенсивно, как в августе - увеличение сахаристости составило 0,2-0,9%.
Сахаристость - не единственный качественный показатель корнеплодов сахарной свеклы. Важным также является содержание мелассообразующих веществ, то есть калия и натрия, и содержание «вредного азота» или амино-азота (общее название для протеинового, аммиачного и амидного азота). Присутствие этих веществ мешает экстракции кристаллизованного сахара, остающегося в определенных количествах в мелассе. На присутствие амино-азота в сахарной свекле влияют сорт, место выращивания, погодные условия, агротехника, особенно удобрение и общая загрязненность корнеплодов ботвой и землей после уборки (Д. Шпаар, 2006).
Технологические качества корнеплодов сахарной свеклы определяются количеством сахара, переходящим в мелассу. Одним из основных показателей технологических качеств является содержание калия. Чем больше его содержание, тем больше сахара переходит и теряется в мелассе.
Содержание калия в корнеплодах сахарной свеклы изменялось как по гибридам, так и годам исследований (таблица 19, приложение 17). Данные 2013 года показывают, что наибольшее его содержание наблюдалось у гибрида F1 РМС 120 - 5,07 ммоль, а наименьшее - у гибридов нормально-сахаристого и сахаристого типов (F1 Триада, F1 Бадиа и F1 Волга) - 3,25, 3,31 и 2,77 ммоль соответственно. В отличие от предыдущего года в 2014 году содержание калия в корнеплодах было выше. Наибольшее количество было у гибридов F1 РМС 120 (5,37 ммоль), F1 Неро (5,29 ммоль), а наименьшее - у гибрида F1 Волга (3,01 ммоль). У остальных гибридов содержание калия изменялось от 3,89 до 5,18 ммоль. В 2015 году содержание калия в корнеплодах в среднем по всем изучаемым гибридам было выше на 0,47 ммоль, чем в 2013 году и на 0,12 ммоль, чем в 2014 году. Наибольшее его количество было отмечено у гибридов F1 РМС 120 (5,26 ммоль) и F1 Спартак (5,23 ммоль), наименьшее - у гибрида F1 Волга (3,94 ммоль). У остальных гибридов количество калия изменялось от 4,22 до 4,98 ммоль.