Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние и перспективы возделывания сорго (обзор литературных источников) 8
1.1 Сорго. Ботанические и биологические особенности 8
1.2 Сортовое разнообразие сахарного сорго 16
1.3 Минеральные удобрения 20
1.4 Болезни сорго 25
Глава 2 Условия, объект и методика исследований 30
2.1 Почвенно-климатические условия в зоне проведения исследований 30
2.2 Динамика агрометеоусловий за период наблюдений за состоянием вегетирующих растений 34
2.3 Агрохимические показатели почв опытного поля 38
2.4 Схематическая описание опытов и технологические аспекты возделывания сахарного сорго 39
2.5 Изучаемый объект, методы полевых исследований, учетов и лабораторных анализов 42
Результаты исследований
Глава 3 Сортоизучение сахарного сорго 45
3.1 Даты наступления фенологических фаз и прохождения межфазных периодов сортов сахарного сорго 45
3.2 Формирование урожайности зеленой массы сортов сахарного сорго 52
3.3 Сбор сухого вещества 55
3.4 Общие структурные показатели урожайности 58
3.5 Урожай стеблей и содержание сахаров в соке стеблей у различных сортов сахарного сорго 60
3.6 Экономическая эффективность возделывания сортов сорго 62
3.7 Энергетическая эффективность возделывания сортов сорго 64
Глава 4 Продуктивность посевов сорго в зависимости от предпосевной обработки семян на различных фонах минерального питания 67
4.1 Рост и развитие растений сахарного сорго 67
4.2 Развитие листовой поверхности в зависимости от инкрустации семян и фона питания 72
4.3 Пораженность растений сорго корневыми гнилями 78
4.4 Засоренность посевов. 82
4.5 Влияние инкрустации и фона питания на плотность почвы и полевую всхожесть 87
4.6 Урожайность и структура урожая сахарного сорго в фазе молочно-восковой спелости зерна. 91
4.7 Выход кормовых единиц, протеина и обеспеченность одной кормовой единицы протеином. Нитраты в кормах 95
4.8 Экономическая эффективность возделывания сорго в зависимости от инкрустации семян и фона питания 98
4.9 Энергетическая эффективность возделывания сорго в зависимости от инкрустации семян и фона питания 100
Глава 5 Производственная проверка результатов исследований и их внедрение 103
Выводы 108
Рекомендации производству 109
Библиографический список 110
Приложения 133
- Сортовое разнообразие сахарного сорго
- Даты наступления фенологических фаз и прохождения межфазных периодов сортов сахарного сорго
- Развитие листовой поверхности в зависимости от инкрустации семян и фона питания
- Энергетическая эффективность возделывания сорго в зависимости от инкрустации семян и фона питания
Сортовое разнообразие сахарного сорго
В северных районах возделывания сорго основной причиной медленного распространения является недостаточное количество скороспелых сортов и гибридов, сложности семеноводства, связанные с необходимостью сушки семян, а также большие затраты на борьбу с сорными растениями при широкорядном способе его возделывании, поражение семян корневыми гни-лями и другими болезнями [113,135,148,156].
По этим причинам несмотря на явные перспективы возделывания сорго в условиях рискованного земледелия куда входит, и Республика Татарстан, широкого распространения здесь оно до сих пор не нашло [8,128,129,130,131].
Одной из составных частей научных исследований в области растениеводства является подбор сортов и гибридов. Во Всероссийском институте растениеводства генофонд сахарного сорго в настоящее время составляет более 10 тыс. образцов. Благодаря скрупулёзной работе ученых селекционеров количество их непрерывно возрастает за счет новых гибридов самоопыляемых линий, а также полученных искусственно сортов. Отмечается что хорошей приспосабливаемостью к различным почвам и климату и высокой устойчивой урожайностью обладают среди образцов сорта сахарного сорго и гибриды силосного направления [48,49,112,124,77].
Для выявления наиболее перспективных образцов в каждой зоне необходимо постоянное изучение мировой коллекции сорго, что ускорит отбор наиболее высокоурожайных и скороспелых из них с целью их дальнейшей интродукции, что может решить данную проблему. Выдающийся академик Н.И. Вавилов внес огромный вклад в изучение и создание первых коллекций сор-говых растений, охарактеризовал его засухоустойчивость и как основной источник генетического разнообразия сорго для селекции по ценным хозяйственным признакам [21,22].
Сильные колебания в межфазные периоды положительных температур, зависимость от длины светового дня, позднеспелость и поражаемость болезнями являются основными причинами которые сдерживают распространение сахарного сорго в новых регионах его возделывания [126,127].
Выведение скороспелых, холодостойких линий, сортов и гибридов являются основной целью селекционеров. При этом особое внимание обращается на повышение в стеблях сока с высоким содержанием сахаров, протеина и каротина в сухом веществе, устойчивость к корневым гнилям, головневым заболеваниям, бактериозу, тле, а также повышению активности азотфиксирующих бактерий [27, 28, 32, 54, 76, 85, 197].
Многие авторы занимаются изучением полученного материала в различных регионах Российской Федерации и за рубежом, что в свою очередь ведет к повышению результативности селекционных работ [127, 134, 196 и др.]. В ходе многолетних исследований ученые ГНУ ГНЦ РФ имени Н.И.Вавилова, а также ряд других ученых России и зарубежья установили, что сахарное сорго является источником сырья для получения сахара, патоки и биотоплива [34, 40, 46, 75, 88, 196].
Ряд авторов установили, что сахарное сорго отличается высоким адаптивным потенциалом в регионах где идет засоление почвы и сорго продуцирует более эффективнее чем кукуруза [96,97,98,106].
Многие исследователи выявили, что сахарное сорго оказывает положительное влияние на агрофизические и агрохимические свойства почв [23,131,132,133,134].
В условиях предгорной зоны Ставропольского края были проведены исследования с целью подбора зерновых культур в условиях орошения. Установлено что наиболее урожайными и приспособленными оказались сорговые культуры [108].
Более высокоэффективным в Нижнем Поволжье является сорт сахарного сорго Флагман [59].
К выводу что наиболее высокоурожайной, засухоустойчивой однолетней культурой способной создавать благоприятные агрофитоценозы в условиях лесостепи Республики Башкортостан является сахарное сорго пришли ряд ученых Башкирского ГАУ [183,184,185].
Особое внимание в северных регионах соргосеяния необходимо обращать на межфазный период от полных всходов растений до их полного цветения, на высоту растений, на общую кустистость, восприимчивость к болезням, вредителям и на продуктивность культуры, структуру урожая, сборы сахаров, протеина, каротина и др. [35,36,57,65,134].
В условиях Республики Татарстан районированы сорта сахарного сорго Кинельское 4 и Волжское 51 которые мы взяли в качестве стандарта при проведении полевых опытов. Приведем их краткое описание.
Сорго сахарное КИНЕЛЬСКОЕ 4 Выведен методом многократных отборов лучших форм гибридных линий. Селекционеры из-за развесистого типа метелок отнесли данный сорт к группе – эффузум. Растение довольно мощное, высотой 195-240 см, устойчивое к полеганию. Куст прямостоячий. Стебель толщиной 1,6-1,9 см с 6-7 надземными узлами и сочной сердцевиной. Листья длиной 55-70 см, шириной 7-8 см, слегка поникающие. Цвет средней жилки листа серовато-зеленый. Метелка прямостоячая, рыхло-развесистая или одногриво - развесистая, хорошо выдвинутая, длиной 27-33 см. Зерновка пленчатая, овальной формы, на верхушке слегка открытая. Колосковые чешуи черные. Масса 1000 семян 18-23 г.
Скороспелый на уровне стандарта. В условиях Самарской области сорт высеянный на семенные цели вызревает в зависимости от погодных условий после 92-105 дней вегетации. Скашивать и силосовать массу можно через 80-90 дней после появления полных всходов. Отличается от стандарта: высокая энергия прорастания, дружность всходов, высокая степень выравненности по высоте, дружное созревание семян, больший выход кондиционных семян при подработке, большая устойчивость к полеганию за счет лучшего развития вторичных корней.
Обладает интенсивной урожайностью: листостебельная урожайность 25-44 т/га и от 8 до 14 т/га сухого вещества, готовых семян 1,5-3,1 т/га.
Кормовые качества сорта высокие. По содержанию протеина сорт на уровне стандарта (6-8%), а клетчатки содержит на 1,5-2,5% меньше. В соке стеблей содержится до 11,83% сахаров и хорошо балансирует корма по саха-ропротеиновому соотношению. Служит хорошим дополнением к кукурузе в совместных посевах, является страховой культурой в острозасушливые годы. На посев требуется семян в 6-7 раз меньше, чем кукурузы.
Сорт пригоден к механизированной уборке. Семеноводство сорта Ки-нельское 4 в Самарской области отличается большей надежностью, чем у других сортов и достаточной технологичностью.
Возможно использование на силос, сенаж, монокорм, для приготовления полноценных кормовых добавок и на другие цели. В условиях Среднего Поволжья данный сорт рассматривается как источник получения альтернативного сахара. В последние годы сорт рассматривается как наиболее дешевый в условиях Поволжья, источник для выработки сахаристых продуктов. Рекомендуется для возделывания в Поволжском, Уральском регионах, Республиках Татарстан и Башкортостан.
Сорт занесен в Госреестр с 2010 года. Авторские права на сорт защищены патентом № 5375.
ВОЛЖСКОЕ 51 (год допуска – 1993). Авторское свидетельство № 6210 по заявке №8805067 с датой приоритета 03.12.1987г. Патент №23103/1777.
Авторы: Л.К. Иванюкович, А.Г. Ишин, Т.В. Ларина, Е.В.Морозов, С.Я. Перова. Урожайность зеленой массы 15,0 - 20,0 т/га. Семенная продуктивность – 1,2-1,5 т с 1га. Масса 1000 зёрен – 25,6 г.
Так как в условиях Поволжья сорт вегетирует от 110 до 120 дней его отнесли к среднеранним. В среднем по данным сортоиспытательных участков растения достигают высоты от 180 до 190см. В зависимости от условий вегетации кущение в среднем – от 3 до 4 стеблей.
Даты наступления фенологических фаз и прохождения межфазных периодов сортов сахарного сорго
В каждой зоне распространение и возделывание культуры получили после проведения сортоизучения, интродукции и дальнейшего районирования. Сахарное сорго, хотя и масштабы её селекции в целом по Российской Федерации поставлены широко, но в Республике Татарстан эта культура является сравнительно новой. Поэтому мы отобрали 6 районированных и перспективных сортов сахарного сорго для их изучения. Посев во все годы исследований проводили во второй декаде мая, при наступлении температуры на глубине посева +12С. Изучение проводили на двух фонах питания – контроль без удобрений и расчетный фон на получение 40 т/га зеленой массы.
В изучении динамики роста и развития растений сахарного сорго наиболее важными являются органы и элементы, которые в конечном итоге формируют урожай.
Расчетные фоны питания, а также погодно-климатические условия вегетации влияли на сроки прохождения фенологических фаз сорго, их продолжительности. В таблицах 4,5,6 представлены результаты наблюдений за наступлением и прохождением фенологических фаз. На без удобренном фоне относительно короткими сроками вегетации выделялись сорта Кинельское 4 и Волжское 51. В 2014 году на неудобренном фоне продолжительность вегетации увеличилось на 6-10 дней, наиболее коротким он был у сорта Кинельское 4 – 111 дней, более продолжительным был у сорта Капитал 120 дней. У остальных сортов он продолжался от 114 до 118 дней. Внесение расчетных доз минерального питания на 40 т/га зеленой массы способствовало увеличению вегетационного периода сорго на 11-14 дней. На удобренном фоне период вегетации был коротким у сорта Калибр и составил 121 дней.
В 2015 году срок вегетации Кинельское 4 составил 108 дней, а Волжское 51 который был взят за стандарт 110 дней. У остальных сортов срок вегетации продолжался от 112 до 113 дней.
При внесении расчетных доз минеральных удобрений с целью формирования 40 т/га зеленой массы у всех сортов вегетационный период увеличивался. У сортов Кинельское 4, Волжское 51, Флагман он составил 117 дней (увеличение от 4 до 9). У сортов Калибр, Капитал, Чайка он составил от 118 до 121 дня (увеличение от 6 до 9 дней).
В 2016 году закономерность по продолжительности вегетационного периода сортов сахарного сорго сохранялось.
Увеличение межфазных периодов в течении вегетационного периода отмечается с фазы кущения - выход в трубку, наиболее она начинает проявляться с фазы выметывания.
При проведении наблюдений и учета густоты стояния посевов сорго (таблица 7 и рисунок 6) обнаружилась разница между количеством взошедших растений и полевой всхожестью семян на неудобренном фоне, которые различались и составили от 80,1 до 86,7%.
Большим полевая всхожесть была у сорта Чайка 86,7%, меньшим у сорта Калибр 80,1%, остальные сорта были примерно одинаковыми. Внесение расчетных доз удобрений увеличили полевую всхожесть у всех сортов. Наибольшей она была у сорта Чайка и составила 90%, чуть меньше у сорта Флагман 89%, Капитал 88,3%, сорта Волжское 51 и Кинельское 4 – 87,7 и 87,3% соответственно и минимальной она была у сорта Калибр 85,3%. Динамика густоты стояния растений сохранилась у всех испытуемых сортов до уборки урожая.
Подсчет растений перед уборкой показал, что на контроле без удобрений наибольшую сохранность обеспечил сорт Чайка 74,3% от числа высеянных семян – 223 шт./га, немногим меньше он был у сорта Флагман 72,3% - 217 шт./га. У сортов сахарное сорго Капитал, Волжское 51 сохранность к уборке была от 68,3 до 69,7% и 205-209 штук растений на 1 га. посева.
Вывод: удобрения, внесенные на получение 40 т/га зеленой массы, обеспечили большую сохранность растений от посева до уборки. Лидирующее положение 79,7% - 239 шт./га растений сохранил сорт Чайка.
Развитие листовой поверхности в зависимости от инкрустации семян и фона питания
Данные показатели мы определяли в течении вегетации культуры в фазе кущения и выхода в трубку, выметывания, молочной и молочно-восковой зрелости зерна. Результаты наблюдений собранной и приведены в таблицах 17,18,19 и рисунке 12.
В 2014 году посев семенами обработанными химическим препаратами обеспечил формирование в фазе кущения листовую поверхность на без удобренном варианте от 15,7 до 16,8 тыс. м2/га. На контрольном же варианте она составила 13,6 тыс. м2/га. Большая листовая поверхность наблюдалась при обработке препаратом Форпост – 16,8, меньшая препаратом Клад 15,7 тыс. м2/га. Такая закономерность сохранялась до уборки урожая.
Применение биологических препаратов обеспечивало формирование листовой поверхности от 15,5 до 17,2 тыс. м2/га. Наибольшей она была на варианте обработанном препаратом Фитотрикс. Применение данного препарата позволило обеспечить передовые позиции во все фазы развития в период вегетации сахарного сорго.
На удобренном фоне применение химических препаратов обеспечило формирование листовой поверхности от 17,4 до 18,4 тыс. м2/га в фазу кущения, от 26,5 до 28,5 в фазу выхода в трубку, 29,7 – 38,1 в фазу выметывания, 30,2 -34,3 в фазу молочной спелости и 27,6 – 29,6 в фазу молочно-восковой спелости зерна. Формирование большей листовой поверхности обеспечивало применение препарата Форпост вовсе годы исследований (таблица 17).
Применение биологических препаратов при инкрустации семян позволило на фоне применения расчетных доз минеральных удобрений сформировать листовую поверхность от 17,1 до 18,2 тыс. м2/га в фазе кущения. Наибольшая листовая поверхность сформировалось в фазе выметывания и составила от 34,7 до 38,1 тыс. м2/га. Применение препарата Фитотрикс обеспечивало формирование большей листовой поверхности во все фазы развития.
В период прохождения вегетации 2015 года на без удобренном фоне в фазу кущения наибольшая листовая поверхность наблюдалась на фоне применения препарата Форпост и составила 16,3, а при применении Доспеха 16,2 тыс. м2/га. Применение препаратов Клад и Премис 200 обеспечили формирование листовой поверхности от 15,4 до 15,8 соответственно. Препарат Форпост обеспечил формирование большей листовой поверхности в фазе выхода в трубку - 21,6, выметывания - 32,8, молочная спелость – 29,0 и в фазу молочно-восковой спелости зерна 26,7 тыс. м2/га. Наименьшая листовая поверхность сформировалось при применении препарата Клад (таблица 18).
Из биологических препаратов наибольшую листовую поверхность позволило сформировать применение препарат Фитотрикс во все фазы развития растений. Посев семян обработанных как химическим и так и биологическими препаратами обеспечил формирование на фоне применения расчетных доз минеральных удобрений большую листовую поверхность. Из химических препаратов большую листовую поверхность позволило сформировать применение препарата Форпост, а из биологических – Фитотрикс.
Посев семенами обработанными химическим препаратом Форпост обеспечили формирование наибольшей листовой поверхности на не удобренном фоне в период вегетации 2016 года (таблица 19). В фазу кущения на варианте применения данного препарата площадь листовой поверхности составила 15,4; выход в трубку - 21,8, выметывание - 32,8, молочная спелость – 29,3 и молочно-восковая спелость 26,2 тыс. м2/га. Из биологических препаратов большая листовая поверхность сформировалась при применении препарата Фитотрикс и составила в фазу кущения 15,9 выход в трубку – 21,6, выметывание - 32,7, молочная спелость – 28,5 и молочно-восковая спелость 25,3 тыс. м2/га.
Посев семенами обработанными как химическими так и биологическими препаратами на фоне применения удобрений обеспечили формирование большей листовой поверхности.
Из вариантов применения химических препаратов лидировали посевы при обработке Форпостом, а из биологических – Фитотрикс.
Энергетическая эффективность возделывания сорго в зависимости от инкрустации семян и фона питания
Затраты энергии по выбранной технологии возделывания культуры складывается из общих энергетических затрат по каждому элементу технологий и характеризуется ее энергоемкостью. В каждой технологии коэффициент энергетической оценки определяется конкурентоспособностью вариантов опыта с внесением минеральных удобрений а также химических и биологических средств защиты растений относительно вариантов без их применения. Энергетическая оценка возделывания сахарного сорго в фазе молочно-восковой спелости зерна показало, что энергозатраты на 1 га по вариантам составляли от 25,53 до 34,09 ГДж/га на без удобренном варианте при применении химических препаратов (таблица 31). Биологические препараты на этом же фоне требовали затрат от 25,32 до 34,30 ГДж/га. Наибольший энергетический коэффициент составил 4,9 при применении химического препарата Форпост.
Из биологических препаратов Фитотрикс показывает наибольший результат – 5,0.
Применение расчетных доз минеральных удобрений увеличивает затраты энергии от 9,02 - 9,03 ГДж/га, но вместе с тем увеличивают энергетический коэффициент эффективности до 8,8 при обработке семян химическим препаратом Форпост. Препарат Фитотрикс на расчетном фоне питания увеличивает энергетический коэффициент эффективности до 8,1.