Технологические приёмы интенсификации возделывания озимой ржи и ярового ячменя в лесостепи Кузнецкой котловины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.09, доктор сельскохозяйственных наук Пакуль, Вера Никоноровна

• Пакуль, Вера Никоноровна
• доктор сельскохозяйственных наук
• 2009

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук Пакуль, Вера Никоноровна

Введение

Глава 1 Рост и развитие озимой ржи и ярового ячменя в зависимости от условий выращивания (обзор литературы).

1.1 Биологические особенности озимой ржи. Технологические приёмы возделывания.

1.2 Урожайность зерна ярового ячменя в зависимости от поченно-климатических факторов и технологических приёмов при его возделывании.

Глава 2 Условия, объекты и методика проведения исследований.

2.1 Природно-климатические условия Кемеровской области

2.2 Погодные и почвенные условия в годы исследований

2.3 Методика экспериментов

Глава 3 Влияние почвенно-климатических и технологических факторов на урожайность зерна и качество семян озимой ржи в условиях V лесостепи Кузнецкой котловины

3.1 Рост и развитие озимой ржи в осенний период.

3.2 Влияние гидротермического режима на урожайность зерна озимой ржи

3.3 Эффективность применения ретардантов на озимой ржи

3.4 Качество зерна озимой ржи

Глава 4 Урожайность ярового ячменя как производное взаимосвязи потенциальной продуктивности, экологической устойчивости и качества зерна

4.1 Полевая всхожесть ячменя в зависимости от условий выращивания

4.2. Развитие первичной корневой системы у ячменя.

Продуктивная кустистотсть.

4.3 Фотосинтетическая деятельность ячменя

4.4 Формирование урожайности зерна ярового ячменя.

4.5 Пивоваренные свойства ячменя

4.6 Оценка зерна ячменя на крупяные свойства.

4.7 Технологические свойства и качество семян ячменя в зависимости от уровня минерального питания.

4.8 Потенциальные возможности ярового ячменя в условиях северной лесостепи Кузнецкой котловины

4.9 Сроки уборки ярового ячменя

5.0 Условия для формирования высоких семенных качеств у яровогоячменя

Глава 5 Моделирование сортов ярового ячменя для лесостепи

Кузнецкой котловины

Глава 6 Биоэнергетическая и экономическая оценки элементов технологии возделывания озимой ржи и ярового ячменя.

Выводы

Предложения производству.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологические приёмы интенсификации возделывания озимой ржи и ярового ячменя в лесостепи Кузнецкой котловины»

Актуальность проблемы. Производство зерна для обеспечения населения продуктами питания и животноводства концентрированными кормами, остается важнейшей задачей сельскохозяйственного производства. Увеличить его производство можно за счёт совершенствования технологии возделывания культур, создания и подбора, отзывчивых на приёмы агротехники высокоадаптивных к стрессам сортов, применения приёмов интенсификации. Без знания морфологических и биологических особенностей культуры, сорта, условий, необходимых для роста и развития растений, невозможно получение их наивысшей продуктивности с высокими семенными и технологическими качествами.

Среди зерновых культур, выращиваемых в Западной Сибири, озимая рожь и яровой ячмень занимают особое место: высокая продуктивность, гарантированное получение семян, ранняя продукция для животноводства.

Озимая рожь имеет повышенную конкурентную способность за выживание в агроценозах — мощно развитая корневая система с высокой усваивающей способностью, слабое повреждение вредителями, относительная устойчивость к болезням, способность противостоять сорнякам и стрессовым факторам. Значение ее обусловлено, в первую очередь, сочетанием двух важнейших биологических качеств - зимостойкостью и невысокой требовательностью к условиям произрастания, которые придают стабильность сборам зерна озимых [1].

Использование озимой ржи многообразно, особенно велико ее пищевое назначение. По пищевой ценности зерно ржи и ржаной хлеб имеют ряд преимуществ по сравнению с зерном пшеницы и хлебом из него.

Ячмень — универсальная культура, как по широте распространения, так и по его использованию. Это одна из ведущих культур в мире, в стране и Западной Сибири. Кемеровская область входит в число ведущих регионов Сибири по возделыванию ячменя. В 2007 году занято под этой культурой 146 тыс.га.

Народно-хозяйственное значение зерна ячменя очень велико: оно используется в животноводстве для откорма крупнорогатого скота, что способствует повышению его резистентности в период зимне-стойлового содержания, а также считается особо ценным кормом для откорма свиней.

Ячмень используется для производства крупы, муки, пива, кофейных напитков. Из водных вытяжек изготавливают медицинские препараты, косметические средства, а также специальные растворы для кожевенной и текстильной промышленности.

В Сибири, несмотря на контрастность ее природно-климатических условий, ячмень является надежной культурой, способной максимально использовать биологический потенциал для формирования устойчивых урожаев [2].

Кемеровская область очень разнообразна по почвенно-климатическим условиям и рельефу. Она относится к числу регионов с наименьшей теплообеспе-ченностью, сумма активных температур колеблется от 1400 до 1900 °С. Поэтому сорта ячменя должны обладать коротким и средним периодом вегетации, чтобы сформировать зерно с высокими технологическими и семенными качествами.

Установлено, что наибольшей пластичностью обладают сорта местной селекции. Такие сорта позволят стабилизировать не только урожайность зерновых культур, но и получить зерно с высокими семенными и технологическими качествами [2].

Высокие показатели продуктивности, технологических и семенных качеств подтверждаются при создании благоприятных условий выращивания, то есть при соблюдении особенностей технологии: срок посева, площадь питания, уровень минерального питания, сроки уборки. Поэтому кроме подбора сортов должны быть определены те оптимальные условия, в которых сорт реализует свои потенциальные возможности.

Потребность сорта в удобрениях, воде и других факторах жизни находится в прямой зависимости от признаков сорта и степени их развития. Так как все признаки генотипа взаимосвязаны между собой, то потребность сорта в норме любого фактора, в какой-то мере определяется всей совокупностью признаков.

Однако среди них есть и такие, от которых практически всецело зависит потребность сорта в том или ином факторе жизни. К основным признакам сорта, которые тесно связаны с тем или иным агроприемом, относятся: продолжительность вегетационного периода, высота растений, кустистость, облиствен-ность, интенсивность роста и развития, использование и вынос питательных веществ, устойчивость к полеганию. Чем больше сорта отличаются по степени их развития того или иного признака, тем заметнее их различия в агротехнике.

Поэтому при создании новых сортов, разработка технологических приёмов их выращивания для конкретных почвенно-климатических условий имеет актуальное значение.

Для разработки технологических приёмов выращивания озимй ржи и ярового ячменя необходимо изучение закономерностей индивидуального их развития, изменчивости основных хозяйственно-ценных признаков под влиянием сортовых особенностей, природно-климатических условий, уровня минерального питания и их взаимодействия в конкретных экологических условиях.

Цель работы. Разработать технологические приёмы возделывания озимой ржи и ярового ячменя с учётом влияния почвенно-климатических факторов лесостепи Кузнецкой котловины, обеспечивающие урожайность озимой ржи 5,0 т/га, ярового ячменя 4,0 — 6,5 т/га.

Задачи исследований:

- установить взаимосвязь гидротермического режима на этапах органогенеза с урожайностью зерна озимой ржи и его качеством;

- определить ведущие элементы продуктивности озимой ржи, установить зависимость между ними, степень их изменчивости;

- выявить влияние ретардантов на урожайность и качество зерна при их применении в период вегетации озимой ржи;

- изучить морфологические и биологические особенности перспективных сортов ячменя, выявить ведущие элементы структуры урожая, установить долю их влияния при её формировании.

- установить оптимальные сроки уборки ярового ячменя для получения зерна с высоким качеством семян, пивоваренными и крупяными свойствами;

- определить зависимость технологических и семенных качеств зерна ячменя от уровня минерального питания;

- установить благоприятные зоны возделывания для сортов ячменя различных групп спелости в Кузнецкой котловине;

- изучить потенциальные возможности перспективных сортов ячменя;

- дать биоэнергетическую и экономическую оценки технологических приёмов выращивания озимой ржи и ярового ячменя;

Научная новизна. Впервые в условиях лесостепи Кузнецкой котловины отработаны технологические приёмы возделывания озимой ржи с учётом закономерностей развития под влиянием природно-климатических условий, установлена взаимосвязь между урожайностью и гидротермическим режимом на этапах органогенеза, определён наиболее вариабельный элемент продуктивности.

Выявлено влияние ретардантов как физиологически активных веществ, не только на рост растений, но и на формирование элементов структуры урожая и качество зерна.

Определены оптимальные параметры суммы активных температур в период налива зерна (колошение-восковая спелость) озимой ржи для получения семян с высокими посевными качествами.

На основе изучения морфологических, биологических особенностей растений ячменя установлены оптимальные сроки посева, нормы высева, срок уборки для вновь созданных сортов при их возделывании в лесостепи Кузнецкой котловины.

Выявлено влияние степени развития зародышевых корней на нарастание биомассы ячменя, озернённость колоса и урожайность.

Определено, что на показатель чистой продуктивности фотосинтеза ячменя оказывает влияние взаимодействие трёх факторов: сорт, норма высева, срок посева.

Установлено, что количество продуктивных стеблей, сохранившихся к уборке, является основным элементом продуктивности, формирующим урожайность ячменя. Определено влияние метереологических условий и технологических приёмов выращивания на продуктивность ярового ячменя.

Выявлено преимущество многорядных ячменей перед двурядными по засухоустойчивости, стрессоустойчивости и продуктивности.

Доказано, что сорта ярового ячменя имеют высокую потенциальную продуктивность как на среднем уровне минерального питания (сорт Пётр - 7,44 т/га), так и при интенсификации технологических приёмов выращивания в условиях лесостепи Кузнецкой котловины (сорт Никита - 9,59 т/га). '

В связи с потребностью перерабатывающей промышленности в сырье ме- 1 стного производства выявлены сорта ячменя, имеющие высокие пивоваренные и крупяные свойства, отработаны технологические приёмы их выращивания.

На основе 11- летних исследований при детальном, изучении морфологических, биологических особенностей культуры, в комплексе взаимосвязанных почвенно-климатических, погодных и технологических факторов установлены и научно обоснованы закономерности по формированию урожайности ячменя, что позволило разработать новые модели сортов ярового ячменя для лесостепи Кузнецкой котловины различных групп спелости- с продуктивностью от 4,3 до 9,0 т/га.

Защищаемые положения:

- Количество продуктивных стеблей в условиях лесостепи Кузнецкой котловины, сформировавшиеся в осенний период на втором этапе органогенеза являются основным элементом продуктивности, который нужно регулировать технологическими приёмами возделывания, что обеспечивает урожайность озимой ржи до 5,0 т/га;

- Регуляторы роста растений (ТУР и Кампозан) являются средством управления процессами образования элементов структуры урожая, они усиливают или ослабляют влияние погодных условий на качество зерна озимой ржи, снижают высоту растений и их биомассу;

- Ведущую роль в формировании урожайности ярового ячменя в лесостепи Кузнецкой котловины определяет количество продуктивных стеблей, сохранившихся к уборке, существенный вклад при этом вносит первичная корневая система, полевая всхожесть, биомасса растений на единице площади в фазу колошения;

- Максимальное использование потенциальных возможностей сортов ярового ячменя в зоне лесостепи обеспечивается при ранних сроках посева, оптимальной норме высева для каждого сорта и фоне минерального питания, сроках уборки;

- Сорта многорядного ячменя являются существенным резервом в увеличении производства зерна фуражных культур в Кемеровской области;

Практическая значимость и реализация результатов исследований

Внедрение технологических приёмов возделывания позволяет расширить посевы озимой ржи, увеличить урожайность зерна до 4,5 т/га, при низкой себестоимости зерна — 1634 руб. и высокой рентабельности - 243%.

Разработанные технологические приёмы возделывания способствуют увеличению урожайности ярового ячменя: сорта Симон на 0,38 - 1,04 т/га снижении себестоимости на 15,2 - 36,2%, при рентабельности 188 - 258%, сорта Пётр на 0,47 — 1,18 т /га, снижении себестоимости на 17,2 — 39,5%, что обеспечивает рентабельность 263 - 311%.

Сорт многорядного ячменя Кузнецкий позволит увеличить производство зерна фуражных культур в Кузнецкой котловине за счёт дополнительной продукции 1,3 - 1,63 т/га, при чистой прибыли 9401 - 12078 руб/га и низкой себестоимости зерна - 1305 - 1444 руб/т, рентабельности - 238%.

Разработаны модели сортов ярового ячменя, предлагаются практические рекомендации по оценке селекционного материала на ранних этапах селекционного процесса.

Внедрение результатов исследований проводилось в хозяйствах Кемеровской области Новокузнецкого, Юргинского, Яйского, Кемеровского, Про-мышленовского, Прокопьевского районов в 2003 - 2007 г.г. на площади 620 га по яровому ячменю, по озимой ржи 1990 - 1991 г.г., 2006 - 2007 гг. на площади 350 га. В результате внедрения технологических приёмов выращивания по сортам ярового ячменя Лука, Симон, Никита, Кузнецкий (селекции Кемеровского НИИСХ) получена урожайность от 3,0 до 5,4 т/га, что превышает на 0,4 — 1,0 т/га в сравнении с существующими технологиями. Чистый доход при производстве оригинальных семян составил 4800 - 10000 руб/га, рентабельность 138,5- 174,2%.

При внедрении технологических приёмов выращивания озимой ржи Тет-ра-короткая урожайность увеличилась на 0,3 — 0,7 т/га, чистый доход составил 2700 - 6300 руб/га, рентабельность 111 - 127%.

Результаты исследований нашли отражение в рекомендациях: « Возделывание ячменя в лесостепи Кемеровской области» (Кемерово, 1998), « Возделывание ярового ячменя на пивоваренные цели в лесостепи Кемеровской области» (Кемерово, 2000), монографии « Формирование продуктивности, технологических и семенных качеств у озимой ржи и ярового ячменя в лесостепи Кузнецка котловины» (Новосибирск, 2005).

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на заседаниях научно- методического и учёного советов Кемеровского НИИСХ (1989 - 2006), областных и районных агрономических конференциях (1990 -2006), на научно- методической конференции по растениеводству и селекции, биотехнологии и семеноводству, посвящённой 170 — летию опытного дела (Омск, 1998), на региональных научно- практических конференциях « Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика» (Кемерово, 2002, 2003, 2004), «Тенденции и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири» (Кемерово, 2005, 2006), на III Международной научно- практической конференции «Пища, экология, качество» (Новосибирск, 2003), на VI Международной научно-практической' конференции «Наука и инновации агропромышленного комплекса» (Кемерово, 2007 г.), на научно-практической конференции «Адаптивные системы селекции и семеноводства» (г. Колпашево, 2007 г.). .

По данным материалам диссертации опубликовано 44 печатные работы общим объёмом 33,1 печатных листов, семь работ в ведущих рецензируемых научных журналах.

Автор выражает глубокую признательность директору Кемеровского НИИСХ, кандидату сельскохозяйственных наук, доценту Н.А. Лапшинову, члену корреспонденту РАСХН Г.Н. Калюку, заместителю директора по научной работе, кандидату сельскохозяйственных наук М.В. Овчаренко, коллективам отделов селекции и семеноводства зерновых и кормовых культур, почвозащитного земледелия, лаборатории аналитических исследований Кемеровского научно-исследовательского института за помощь, оказанную в проведении исследований, благодарность научному консультанту Академику РАСХН Н.И. Кашеварову. и