Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы по вопросам технологии возделывания гречихи 9
1.1 Народно хозяйственное значение гречихи и фацелии. История, объемы производства и проблемы возделывания гречихи 9
1.1 Биологические особенности и технология возделывания гречихи .16
1.2 Эффективность регуляторов роста при возделывании гречихи 23
2 Почвенно–климатическая характеристика южных черноземных почв Волгоградской области 30
2.1 Характеристика почвенного покрова 30
2.2 Особенности климата места проведения исследований .33
2.3 Анализ погодных условий в период проведения исследований 34
2.4 Агротехника возделывания гречихи в опытах 37
2.5 Характеристика изучаемых сортов в опытах 40
3 Методика проведения исследований 43
4 Особенности роста и развития растений, влияние регулятора роста, сортов и способов посева на урожайность гречихи 53
4.1 Водопотребление и влагообеспеченность посевов гречихи 53
4.2 Влияние норм высева на обеспеченность посевов насекомыми опылителями 61
4.3 Полевая всхожесть и особенности прохождения фенологических фаз у гречихи исследуемых сортов, в зависимости от применения регулятора роста Биодукс и норм высева 65
4.4 Формирование элементов продуктивности растений гречихи изучаемых сортов, в зависимости от регулятора роста и норм высева .72
4.5 Урожайность и качественные показатели зерна изучаемых сортов гречихи в зависимости от применения регулятора роста и норм высева 84
5 Экономическая и энергетическая эффективность возделывания гречихи изучаемых сортов в условиях черноземных почв Волгоградской области 92
5.1 Экономическая оценка выращивания гречихи в зоне черноземных почв 92
5.2 Энергетический анализ применяемых агроприемов при выращивании гречихи 95
Заключение .98
Предложения производству 101
Библиографический список 102
Приложения 127
- Народно хозяйственное значение гречихи и фацелии. История, объемы производства и проблемы возделывания гречихи
- Водопотребление и влагообеспеченность посевов гречихи
- Формирование элементов продуктивности растений гречихи изучаемых сортов, в зависимости от регулятора роста и норм высева
- Энергетический анализ применяемых агроприемов при выращивании гречихи
Народно хозяйственное значение гречихи и фацелии. История, объемы производства и проблемы возделывания гречихи
Гречиха посевная (Fagopyrumes culintum Moench) – это ценная крупяная и продовольственная культура. Питательное значение белка гречихи превышает белок злаковых культур [147, 188, 189].
Гречневую крупу ценят и любят благодаря уникальному богатству, которое она представляет. Пища из гречихи - это альтернативное лечение организма человека. В Японии ведут её селекцию на клеточном уровне как культуры, которая выводит радионуклиды и предупреждает онкологические заболевания. Цинка в гречихе содержится в 2,6 раза больше, чем в пшенице, рисе и других злаковых круп, она активизирует гормоны, ферменты и другие биологически активные элементы в организме человека. Зерно гречихи содержит 12…16% полноценного белка, 60…82% крахмала, 2,3…3,0% жира, 2% клетчатки и 2,1% золы. Гречиха, как крупяная культура, в 60…70 годах учитывалась в группе зерновых. В то время ее заменяли в отчетах менее требовательным ячменем, овсом и другими культурами с высокой урожайностью [13, 34, 179, 180, 189].
Ученые института питания АМН России подсчитали, что среднегодовое потребление разных видах круп на одного человека в год составляет примерно 14 кг, в это количество входит 4 кг гречневой крупы. Благодаря использованию ее в питательном рационе, человек может поддерживать в своем пищевом меню необходимое соотношение аминокислот, так как белок гречихи полноценен, в отличие от белка злаковых, по усвояемости и по питательности, он приближается к белкам бобовых культур, и белковому комплексу яичного порошка и коровьего молока. Гречиха имеет устойчивый спрос у населения, она может храниться длительное время в качестве резервного фонда.
Гречневая мука и крупы используются для приготовления диетических продуктов: каши, пудинги, блины, фарши, диетические смеси, лепешки и другие, которые необходимы при желудочно-кишечных, сердечно-сосудистых и других заболеваниях. Из цветков и листьев гречихи можно получать ценное сырье для изготовления рутина (витамина Р), который требуется при лечении склероза, гипертонии, расстройстве нервной системы, желудочно-кишечных заболеваний, снижает ломкость и проницаемость сосудов, увеличивает эластичность эритроцитов, уменьшает вязкость крови. Отличительной особенностью химического состава зерна гречихи является практически полное отсутствие в нем глютена, который токсичен для людей, страдающих целиакией. Другое немаловажное достоинство - высокое содержание флавоноидов в зерне. Все это создает неповторимые лечебно-диетические свойства и большие возможности применения гречихи при производстве продуктов питания специального и массового назначения [168, 186, 218].
Белок зерна гречихи богат глобулином и глютенином, в его составе находятся незаменимые аминокислоты: аргенин, метионин, триптофан, цистин, лизин, гистидин. Кроме того, в зерне гречихи находятся биологически активные вещества: макро- и микроэлементы, витамины В1, В2, РР и Р, натрий, калий, медь, бор, кальций, йод, фосфор, магний, кобальт, цинк, железо, никель и др. Зерно гречихи имеет 1,8% железа, этим она существенным образом отличается от иных крупяных культур, которое имеют незначительное его количество. В зерне гречихи железо равномерно размещено и представлено, в основном, солями органических кислот – яблочной, щавелевой, лимонной, которые могут легко усваиваются нашим организмом [186, 189, 211, 212]. Глобулины, содержащиеся в гречихе, могут взаимодействовать с полифенолами (кверцетин, рутин) за счет образования ковалентных связей. Таким образом, они проявляют свои функциональные свойства: способствуют снижению кровяного давления, уровня холестерина, препятствуют ожирению [28,29].
Гречиха традиционно возделывается для производства крупы ядрицы и муки. Выход крупы зависит от многих показателей качества зерна, важнейшими из которых являются крупность зерна, выравненность его по размеру, форма, высокое содержание ядра и легкость шелушения [13].
Фацелия выделяет фитонциды, обеззараживает участок и сохраняет влагу в почве, привлекает опылителей, отпугивает вредителей. Также понижает кислотность почвы и вытесняет с участка сорняки, в том числе и мокрицу [90].
Кроме того, установлена прямая взаимосвязь между числом выделяемого цветками нектаром, после посещения их пчелам и продуктивностью гречихи. Фацелию используют в качестве сидеральной культуры для поддержания баланса калия, азота и гумусового состояния почвы.
Кроме этого, фацелию рекомендуют для поддержания плодородия почвы, а также получения высоких и устойчивых урожаев зерновых [41]. Фацелия очень неприхотливая культура, ее технология возделывания достаточна проста. Для создания непрерывного медоносного конвейера ее возможно сеять в три срока: первый - самый ранний, второй - через месяц после первого и третий -через месяц после второго. Фацелия зацветает через 35…40 суток после появления всходов, цветение продолжается около 35…40 суток. Можно отметить, что наибольший выход нектара имеют посевы при первом срока посева [165].
История, объемы производства и проблемы возделывания гречихи.
Немногие продовольственные культуры имеют такую драматическую историю, как гречиха. В XVIII веке в России она занимала площади, равные зерновым культурам и был экспорт в другие страны. В последующем, она была вытеснена сахарной свеклой, картофелем, подсолнечником и другими культурами. Сейчас также возделывается в Центральной Европе, Азии и Восточной Европе для производства крупы ядрицы и муки. Основным продуктом переработки гречихи является ядрица, которая в последние десятилетие считается лидером среди всех производимых в нашей стране круп.
Россия по объемам посевных площадей и валового сбора гречихи стоит на втором месте в мире, а по величине урожайности находится в конце второго десятка стран, несмотря на то, что в отличие от Российской Федерации все они выращивают гречиху исключительно на «бросовых» землях. В последние 25 лет в ряду зерновых культур и в валовом сборе долевое участие гречихи соответственно, 1,7...2,7 и 0,6...0,8 %, а порог ее урожайности равнялся всего лишь 31,2...39,5 % от усредненного показателя зерновых культур. Гречиха во все года являлась малоурожайной крупяной культурой, что не отвечает ее физиологическому потенциалу. Об этом говорит урожайность гречихи на сортовых участках, где она практически в 2 раза превышает ее значения в крестьянско-фермерских хозяйствах.
Так как гречиха принадлежит к теплолюбивым культурам, то ее главные посевы сосредоточены в регионах степной и лесостепной зон, на них в 2006…2010 гг. пришлось, соответственно, 38,5 и 54,8 %от всех посевных площадей гречихи в нашей стране. Республика Башкортостан, Алтайский край, Самарская, Саратовская, Оренбургская, Орловская, Курская и Воронежская области, где было сосредоточено 78,3% посевов гречихи, произвели почти 79,9% (400 тыс. тонн) объема ее валового производства в целом по стране. Валовый сбор гречихи заметно колебался по годам, в зависимости от уровня урожайности, который был обусловлен погодными условиями. Но в структуре зерновых культур долевое значение посевов гречихи по стране равняется 2,2 %, с варьированием по отдельным регионам от 0,2 (Омская область) до 11,5% (Амурская область). Главным образом специализируются на ее выращивании Орловская область и Алтайский край, которые производят, соответственно, 37 и 53 кг гречихи на душу населения, против 4 кг, в среднем по стране [7,112].
В XXI производство зерна гречихи в мире составляло в пределах 2 млн. тонн и колеблется по годам от 2,6 млн. тонн в 2001 г. до 1,9 млн. тонн в 2008 г. Площади посевов гречихи в последние годы установились на уровне 2,3 млн. га. Урожайность колеблется от 0,75 до 1,20 т/га. На современном этапе потребление, производство и торговля этой крупой осуществляются в 24 странах мира. В Европе - Российская Федерация, Франция, Литва, Словакия, Польша, Латвия, Беларусь, Словения, Украина, Чехия, Хорватия, Венгрия, Молдова, Эстония, в Азии – Япония, Китай, Казахстан, Бутан, Киргизия; в Америке – Бразилия, Канада, США, в Африке – ЮАР [70,71].
Размеры посевных площадей гречихи в большинстве хозяйств определяются в соответствии с текущим спросом на рынке. На долю Сибирского ФО в 2013…2014гг. приходилось 46 % от общего валового сбора продукции в стране (181,6 тыс. тонн), еще 26 % на Центральный Федеральный округ (106,7 тыс. тонн). В 2013 году в Российской Федерации собрали 833,6 тысяч тонн зерна гречихи, что привело к существенному понижению цен на зерно гречихи и гречневую крупу. В 2014 году площади посева под культурой составили 92,6 % к 2013 году. Погодные условия 2014 года привели к недобору 100...110 тыс. тонн зерна гречихи. В 2014 году в Российской Федерации посевные площади гречихи были заняты в объеме 1014,6 тыс. га, от этой площади приходилось на Алтайский край – 464,4 тыс. га, республику Башкортостан – 91,9 тыс. га, Оренбургскую область – 84,7 тыс. га, Орловскую – 60,4 тыс. га [70,71, 11].
Водопотребление и влагообеспеченность посевов гречихи
На южных черноземах Волгоградского региона влагообеспеченность и количество атмосферных осадков являются лимитирующими факторами во время вегетационного периода растений.
Немаловажно, как развита корневая система растений, так как от нее зависит потребление запасов влаги из почвы, а, следовательно, развитие гречихи и урожайность.
Наши наблюдения показали, что в годы проведения исследований предпосевной запас почвенной влаги в слоях 0,1…1,0 м варьировал в пределах 130…145 мм.
Засуха начинается с атмосферной, для которой характерна низкая относительная влажность воздуха, этому благоприятствует высокая инсоляция и высокая температура воздуха. При значительном отсутствии атмосферных осадков к воздушной засухе прибавляется почвенная, которая возникает в результате усиленного испарения воды и транспирации растений. При сильном ветре появляются ожоги в виде бурых пятен «запал». Известно, что различные глинистые минералы и гуминовые вещества почвы – коллоиды, способны удерживать значительное количество влаги. Кроме того, вода способна удерживать многие сложные химические процессы, протекающие в почве. Эта влага называется связанная и она недоступна для растений. Растениям доступна только та влага почвенного раствора, которая находится в капиллярах почвы, то есть капиллярная вода. Тургор листьев может восстановиться вечером и ночью. Такое состояние растений называется временным завяданием, а влажность почвы которая характерно к этому - влажностью временного завядания (ВВЗ). Когда запасы доступной влаги в почве будут исчерпаны, начинается развиваться глубокое завядание растений, в данном случае тургесцентность тканей в утренние часы не может восстановиться. Влажность почвы при таких условиях - это влажность стойкого завядания (40% от полной влагоемкости). Разность между показаниями полевой влагоемкости и влажностью временного завядания определяет запас доступной влаги в почве.
Запас почвенной влаги напрямую зависит от количества выпавших осадков. Основной влагозапас в зоне южных черноземов происходит в осенне – весенний период. Эта влага очень важна для роста и развития растений в летний период. Как показали наши наблюдения, развитие и рост растений, а в дальнейшем и урожайность гречихи, зависели от накопления влаги перед началом вегетации, нежели от количества выпавших осадков за время вегетации.
Мы установили, что вместе с температурой, важнейшим фактором, который определяет продолжительность периода посев – всходы, является влаго-обеспеченность почвенного слоя и количество осадков в этот период. Наличие доступной влаги не меньше 20,5 мм обеспечивает очень благоприятные условия для прорастания и первого этапа развития растения гречихи. Сравнительный анализ взятых на изучение сортов гречихи показал, что сорт Девятка был более адаптирован к местным погодным условиям. Он более экономно использовал выпадающие атмосферные осадки на формирование урожая гречихи. В итоге, на окончание вегетации на посевах сорта Девятка оставалось влаги на 16,7…101,5 мм выше, чем на соответствующих вариантах сорта Черемшанка. Результаты исследований представлены в таблицах 2 и 3.
Кроме того, нам удалось установить, что на вариантах без применения регулятора роста, сорта больше потребляли влаги на формирование урожайности. На вариантах с применением биопрепарата Биодукс, расход воды был более экономичным. В период посев – всходы разница колебалась от 0,0 до 13,0 мм, в период плодообразование – уборочная спелость от 0,0 до 16,8 мм (у сорта Девятка) и от 0,0 до 9,3 мм (у сорта Девятка).
В таблицах 4 и 5 представлены результаты метеорологических условий в период вегетации гречихи.
По совокупности представленных данных можно определить, что гидротермические условия 2015 и 2017 годов складывались не благоприятно для произрастания гречихи.
Полученные нами результаты полевой всхожести показали, что основным условием для фазы посев - всходы становятся условия влагообеспеченния за счет весенних влагозапасов в почвенном горизонте 0,0…0,2 м.
Анализ представленного материала позволяет сделать заключение, что применение бактериального препарата Биодукс позволяет сорту гречихи более экономно расходовать имеющуюся влагу на формирование урожая. Отмечается баланс между потреблением влаги и действием биопрепарата. Без применения биопрепарата наблюдалось существенное повышение коэффициента водопо-требления, в среднем на 130 мм/т. Если перед посевом было 50,2% почвенных влагозапасов и 49,8% прихода влаги с атмосферными осадками, то по окончании вегетации характер соотношения резко меняется: 40,4 и 59,7%, на варианте без применения биопрепарата, и 38,4 и 61,6% с применением биопрепарата.
Формирование элементов продуктивности растений гречихи изучаемых сортов, в зависимости от регулятора роста и норм высева
При довольно неустойчивых проявлениях погоды (осадки, температура) в зоне проведения исследований, большое влияние на элементы структуры урожая, имели качественные и количественные изменения элементов продуктивности растений. Величина урожая культуры относится к общим показателям реакции растений на воздействие факторов окружающей среды и приемов выращивания гречихи. Урожайность культуры – произведение числа растений с единицы площади и средней (не менее чем за пять лет) урожайности каждого растения. Взаимодействие этих показателей очень динамично и обладает довольно сложной физиолого-биохимической спецификой, так как урожайность растений состоит из нескольких структурных подразделений: количество соцветий на растении, озерненность, масса 1000 семян и т.д. Биоклиматический потенциал продуктивности гречихи является важным показателем. С его помощью можно рассчитать продуктивность культуры в регионе возделывания. Определить урожайность по этому показателю возможно только тогда, когда сумма температур была достаточна и отвечала биологическим требованиям районированных сортов (таблица 12).
Как видно из данных таблицы, самые низкие значения высоты растений отмечались на сорте Черемшанка. Высота по годам проведения исследований на контроле колебалась от 0,95 до 1,26 м. Варианты, которые были обработаны регулятором роста, имели более высокую высоту, по отношению к контролю. В среднем за четыре года проведения исследований растения с предпосевной обработкой семенного материала имели высоту на 0,06…0,09 м больше. Сорт Девятка на контрольном варианте за четыре года - 0,93…1,32 м и в среднем высота была 1,07 м. Растения в вариантах с применением регулятора роста в среднем были выше на 0,09 м по отношению к контролю.
Было выявлено, что предпосевная обработка семенного материала гречихи регулятором роста существенно повлияла на высоту растений. На протяжении четырех лет исследований высота растений от применения регулятора роста была выше, чем на контрольном варианте. При этом было установлено, что смешанный высев не оказывал воздействие на этот показатель в сухие годы. Высота растений у сортов является довольно устойчивым сортовым признаком. Наибольшую амплитуду отклонений по высоте имел сорт Девятка (таблица 13).
Число растений у сорта Черемшанка, при обработке семян регулятором роста в 2015 и 2016 гг. было на 18 шт./м2 больше, в 2017 году на 23 и 2018 году на 19 шт./м2 по сравнению с контрольным вариантом. Число растений к уборке от применения регулятора роста на сорте Девятка в 2015 г. составило 135 шт./м2, что на 18 шт./м2 больше контрольного варианта. В 2016 и 2017 гг. число растений к уборке было выше на 20 и 18 шт./м2, соответственно, а в 2018 году -на 22 шт./м2.
В среднем за 4 года на сорте Черемшанка (контрольный вариант) сохранность растений равнялась 86,7 %. От применения регулятора роста Биодукс сохранность, в среднем, за 4 года составила 92,7%. Сохранность на сорте Девятка в контрольном посеве была выше, чем на сорте Черемшанка и составила, в среднем, по годам проведения исследований 87,1 и 93,4 %, соответственно. На вариантах совместного посева с фацелией, в разных сочетаниях, с регулятором роста и без него, сохранность растений была выше, чем на одновидовом посеве, соответственно. На основании вышеизложенного можно сделать заключение, что способ посева оказывал достоверное воздействие на сохранность растений к уборке.
Нами было установлено, что площадь листьев гречихи за период вегетации постепенно увеличивалась до фазы цветения. С прекращением увеличения высоты растения, которое приходилось на фазу начало созревания, прекращался и прирост листовой поверхности. Затем листья желтели и отмирали. Количество листьев на растении гречихи колебалось в зависимости от сорта и применения регулятора роста. Подсев дополнительной культуры фацелии не оказал значительного влияния на фотосинтетическую деятельность растений.
Среднее количество листьев на одном растении на контрольном и смешанном посеве у сорта Черемшанка составило 17…19 шт., на посевах с применением регулятора роста и смешанном посеве совместно с регулятором роста было в пределах 23…25 шт. на одном растении. У сорта гречихи Девятка в среднем за 4 года на контрольном и смешанном посеве количество листьев на одном растении составило как у сорта Черемшанка 18…19 шт. На посевах гречихи с применением Биодукс и смешанном посеве, совместно с регулятором роста было 23…27 листьев на одном растении. Результаты наблюдений представлены в таблице 15.
У сорта Черемшанка наименьшая площадь одного листа – 0,119 была зафиксирована в вариантах с одновидовыми посевами, а наибольшая 0,134 на варианте с регулятором роста при соотношении компонентов 1,5:0,5.
Наименьшая площадь одного листа у сорта Девятка была на варианте од-новидового посева и составила 0,114, а наибольшая равнялась 0,131 на варианте со смешанным посевом 1,5:1,0 совместно с регулятором роста.
Было установлено, что в смешанных посевах фацелия не оказывала влияния на площадь ассимилирующей поверхности растений гречихи и значения практически не отличались от одновидовых посевов (таблица 16).
Наибольшая площадь листьев у гречихи сорта Черемшанка в среднем по годам исследований была в фазу цветение 40,20 и 36,30 тыс.м2 /га на варианте с регулятором роста в посеве. Наибольшая площадь ассимилирующей поверхности у гречихи Девятка составила 40,59 и 36,71 тыс. м2 /га на варианте смешанный посев 1,5:0,5 с применением регулятора роста. На контрольном одновидо вом посеве площадь ассимиляционного аппарата у исследуемых сортов была меньше, чем с применением регулятора роста.
Энергетический анализ применяемых агроприемов при выращивании гречихи
Энергетический анализ изучаемых приемов агротехники гречихи осуществлялся согласно разработанным рекомендациям учеными Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (2000 г). Согласно рекомендациям, рассчитывалось накопление энергии в урожае соломы и зерна, затраты энергии на возделывание гречихи и энергетический коэффициент. Расчеты затрат совокупной энергии представляет из себя более трудоемким, поскольку сочетает всю затраченную энергию, которая принимает участие в выполнении всех технологических операций. Результаты энергетического анализа представлены в таблице 22.
Проведенный энергетический анализ показал, что применение регулятора роста Биодукс и подсев в посевы гречихи на черноземных почвах Волгоградской области имеет преимущество перед одновидовыми чистыми посевами. Наиболее значимые показатели энергетической эффективности отмечались на сорте гречихи Девятка. На одновидовом посеве коэффициент энергетической эффективности составлял 1,93, в то время как на таком же варианте сорта Че-ремшанка – 1,83. Использование регулятора роста для предпосевной обработки семенного материала приводило к увеличению коэффициента на 0,16 и 0,17 соответственно по сортам.
Наибольшие величины коэффициента энергетической эффективности отмечались на смешанных посевах гречихи с фацелией и применением регулятора роста Биодукс (вариант р.р.+1,5:1,5 ) и составил по сорту Черемшанка 2,35 и по сорту Девятка – 2,40. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные исследования дают основание сделать следующее заключение:
Почвенно-климатические ресурсы черноземной зоны Волгоградской области позволяют получать высококачественное зерно гречихи с урожайностью 2,0 т/га и выше, в зависимости от складывающихся факторов.
Применение регулятора роста Биодукс способствует более экономно расходовать имеющуюся влагу на формирование урожая гречихи, существенному повышению коэффициента водопотребления, в среднем на 130 мм/т.
В ходе наших наблюдений было установлено, что наибольшая активность пчел проявлялась на смешанных посевах. На чистых посевах отмечалось посещение пчелами от 105 шт. на сорте Девятка до 107 шт. на сорте Черемшан-ка. Наибольшая активность пчел проявлялась на смешанных посевах гречихи и фацелии в соотношении 1,5:1,5 млн. всхожих семян на 1 га на сорте Девятка (143 шт.), на сорте Черемшанка в этом варианте количество пчел составило 137 шт.
В среднем, за 4 года на сорте Черемшанка сохранность растений составила 86,7 %, от применения регулятора роста Биодукс сохранность увеличилась до 92,7%. Сохранность на сорте Девятка в одновидовом посеве посеве была выше, чем у сорта Черемшанка и составила 87,1 и 93,4, соответственно. При посеве с фацелией с регулятором роста и без него сохранность растений была выше, чем на одновидовом посеве и с применением регулятора роста Биодукс.