Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агробиологические особенности чины посевной (Lathyrus sativus L.) в условиях Центрально-Черноземного региона

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Агробиологические особенности чины посевной (Lathyrus sativus L.) в условиях Центрально-Черноземного региона"

На правах рукописи

Донском Михаил Михайлович

АГРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЧИНЫ ПОСЕВНОЙ ЦаН/уги.ч \ativns Г.) В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОГО РЕГИОНА

Специальность: 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 я дпр -::з

Орел-2013

005052270

Работа выполнена в 2009 - 2012 гг. на кафедре агроэкологии и охраны окружающей среды ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет».

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

ФГБОУ ВПО Орел ГАУ Наумкин Владимир Петрович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

зав. кафедрой защиты растений и экотоксикологии ФГБОУ ВПО Орел ГАУ Лысенко Николай Николаевич

кандидат сельскохозяйственных наук, зам. директора ГНУ Шатиловская СХОС ВНИИЗБК Россельхозакадемии Мазалов Виктор Иванович

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Брянская государственная

сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится 12 апреля 2013 года в 1630 часов на заседании диссертационного Совета ДМ 220.052.01 в Орловском государственном аграрном университете по адресу: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки Орловского государственного аграрного университета (г. Орел, бульвар Победы, 19).

Просим принять участие в работе Совета или выслать свой отзыв на автореферат диссертации в 2-х экземплярах, заверенных гербовой печатью по адресу: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 220.052.01.

Факс: 8(4862) 43-13-01; E-mail: dissovet-orelsau@yandex.ru

Автореферат разослан 9 марта 2013 г. и размещен на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» http://www.orelsau.ru и сайте ВАК при Минобрнауки РФ http://vak2.ed.gov.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор с.-х. наук, профессор ^ Степанова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема увеличения производства растительного белка не может быть решена без расширения производства зернобобовых культур. Однако в структуре посевных площадей России на их долю приходится всего 2,6%. Обусловлено это, с одной стороны, меньшей урожайностью в сравнении с зерновыми, с другой стороны - нехваткой специальной техники для их возделывания и механизированной уборки (Зудилин и др., 1999, Лимонов и др., 2009).

В последние годы отмечены изменения климата в сторону потепления. Все большие территории периодически подвергаются воздействию засухи (Жученко, 2011). В связи с этим в земледелии возникает необходимость расширения ареала возделывания засухоустойчивых зернобобовых культур. Одним из таких видов, представляющих интерес для выращивания в условиях центральной России, является чина посевная (Ьшкугия яа/пчи Ь.), которую до настоящего времени относят к нетрадиционным культурам, недооценивая биологический и энергетический потенциал. Это связано с недостаточностью изучения биологических особенностей культуры и технологии её выращивания (Ахундова, 2002).

В связи с вышеизложенным, исследования по изучению агробиологических особенностей чины посевной в условиях ЦентральноЧерноземного региона России являются особенно актуальными. Решению этих вопросов посвящена данная диссертационная работа, выполненная в соответствии с планом научных исследований Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет».

Цель исследований заключалась в изучении агробиологических особенностей и закономерностей формирования урожая чины посевной в условиях северной части Центрально-Черноземного региона России.

Задачи исследовании включали:

- выявление особенностей роста и развития чины посевной в условиях Орловской области;

определение основных параметров фотосинтетической и симбиотической деятельности ценозов чины посевной;

- установление особенностей цветения, видового состава и динамики лета насекомых - опылителей на посевах чины посевной;

- выявление особенностей формирования семенной продуктивности;

- определение биохимического состава семян;

- оценку перспективности возделывания чины посевной в условиях Орловской области;

- экономическую и энергетическую оценку производства семян чины посевной.

Научная новизна исследований. Впервые изучены особенности роста и развития ценозов чины посевной, их фотосинтетическая и симбиотическая деятельность в условиях северной части Центрально-Черноземного региона Рос-

сии. Изучены особенности цветения и опыления культуры. Получены новые данные о продукционном процессе и качестве урожая.

Практическая значимость и реализация результатов исследований заключается в расширении возможности и целесообразности возделывания чины посевной в условиях Орловской области, что позволяет повысить рентабельность сельскохозяйственного производства за счет использования нетрадиционных зернобобовых культур.

Результаты исследований прошли производственную проверку в ООО «ОрелАгроэлита», внедрены в ГНУ ВНИИЗБК Россельхозакадемии, ГНУ Ша-тиловская СХОС ВНИИЗБК Россельхозакадемии, используются в учебном процессе студентов ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» и ФГБОУ ВПО «Орловский государственный университет».

Основные положения, выносимые на защиту:

- особенности роста и развития чины посевной в условиях северной части Центрально-Черноземного региона России;

- формирование и активность фотосинтетического и симбиотического аппарата чины посевной;

- особенности цветения и опыления насекомыми чины посевной;

- закономерности формирования семенной продуктивности и качество урожая чины посевной;

- экономическая и энергетическая эффективность производства зерна чины посевной.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Международных, Всероссийских и региональных научно-практических конференциях: ОрелГАУ (Орел, 2009, 2010, 2011, 2012 гг.); ОГУ «Неделя науки» (Орел, 2010, 2011, 2012 гг.); «Проблемы интеграции и доступности сельскохозяйственных информационных ресурсов в условиях развития устойчивого сельского хозяйства» (Орел, ОГУК ООПБ им. И.А. Бунина, 2010 г.); «Агроэкологи-ческие аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2011г.); «Состояние и перспективы развития пчеловодства Орловской области» (Орел, ОГУК ООПБ им. И.А. Бунина, 2012 г.); «Аграрная наука — основа успешного развития АПК и сохранения экосистем» (Волгоград, 2012 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 14 работах, в том числе 3 в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ.

Личное участие автора. Диссертация написана по материалам собственных исследований. Автор проводил закладку полевых опытов, фенологические наблюдения, сопутствующие анализы, уборку, структурный анализ снопового материален обобщение результатов исследований. Видовой состав насекомых-опылителей чины определяли на кафедре защиты растений и экотоксикологии ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет».

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 158 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, включает 26 таблиц, 16 рисунков

и 28 приложений. Список литературы включает 233 наименования, в том числе 91 на иностранных языках.

Автор выражает искреннюю благодарность директору ГНУ ВНИИЗБК Россельхозакадемии, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Зотико-ву В.И., заведующей лабораторией генетики и биотехнологии, кандидату сельскохозяйственных наук Суворовой Г.Н., заведующему лабораторией физиологии и биохимии растений ГНУ ВНИИЗБК, кандидату сельскохозяйственных наук Бобкову C.B. за консультации по обсуждаемым в данной работе вопросам.

Автор признателен кандидату биологических наук, доценту кафедры защиты растений и экотоксикологии ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» Старостину A.A. за сотрудничество и помощь в проведении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Обзор литературы

В обзоре отечественной и зарубежной литературы описано народнохозяйственное значение и биологические особенности чины посевной, её роль в адаптивном земледелии, что позволило существенно углубить понимание продукционного процесса агрофитоценозов культуры и сделать ряд практических рекомендаций для повышения его эффективности. Выявлено, что недостаточно освещены вопросы цветения и опыления чины посевной, практически не изучена возможность расширения северного ареала возделывания культуры, требуется более глубокое изучение агробиологических особенностей чины посевной в условиях Орловской области в общем контексте диверсификации сельскохозяйственных культур и увеличения производства растительного белка.

2. Условия, материал и методика исследований

Исследования выполнялись в 2009...2012 гг. Опыты закладывались в полевом севообороте Государственного научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института зернобобовых и крупяных культур Россельхозакадемии.

Почвы опытного участка темно-серые лесные, средней окультуренности. Содержание гумуса по Тюрину - 4,4...5,4%, легкогидролизуемого азота по Кононовой - 125 мг/кг почвы, подвижного фосфора по Кирсанову - 195 мг/кг почвы, обменного калия по Кирсанову — 179 мг/кг почвы, pH солевой вытяжки - 5,6...6,0, гидролитическая кислотность-4,2...4,6 мэкв/100 г почвы.

Метеорологические условия в годы исследований можно охарактеризовать как контрастные: 2009, 2011 и 2012 годы близки к среднемноголетним климатическим закономерностям, а 2010 год был аномально жарким. Поэтому полученные в исследованиях данные позволили достаточно достоверно и объективно оценить особенности изученного материала.

Изучены сортообразцы чины посевной (Lathyrus sativus L.) из среднеевропейской, средиземноморской, иранской, анатолийской, индийской и абиссинской эколого-географических групп, полученные из мировой коллекции растительных ресурсов ВИР им. Н.И. Вавилова (г. Санкт-Петербург).

Посев опытных делянок проводили в четырехкратной повторности с площадью питания одного растения 10 х 45 см в оптимальные сроки: в 2009 г., 2011 г. и 2012 г. - 1 мая, в 2010 г. - 4 мая. Учетная площадь делянки 2 м2.

Площадь листьев определяли методом высечек (Коломейченко, 1987), фотосинтетический потенциал (ФП) - по методике Ничипоровича А.А. и др. (1961), чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) рассчитывали как частное от деления прироста сухой массы на ФП (Синякова, Иванова, 1981). Нитрогеназную активность определяли по методике ВНИИЗБК (Орлов и др., 1984). При отборе проб для учета числа клубеньков на корнях растений использовали метод монолитов (Посыпанов, 1991). Учет посещаемости посевов чины пчелами проводили согласно «Методическим указаниям по оценке нектаропродуктивности важнейших медоносных культур» (1984). Видовой состав насекомых-опылителей изучали по Определителю насекомых европейской части СССР (1976) и пособию для энтомологов, специалистов сельского хозяйства и студентов «Энтомология» (1985). Уборку осуществляли вручную по мере созревания бобов. Структурный анализ проводили по 12 основным хозяйственно-полезным признакам согласно Методическим указаниям ВИР (2010). Оценку содержания белка в зерне выполняли по методу Къельдаля в модификации Ермакова (1987) с использованием автоматической системы определения содержания белка UDK-152 и дигестора DK-6 (Velp Scientifica, Италия). Для выделения и изучения полиморфизма компонентов электрофоретических спектров запасных белков у сортообразцов чины посевной использовали стандартный метод ISTA (Конарев, 1983) и камеру для вертикального электрофореза белков VE-4 фирмы «Хеликон». Аминокислотный анализ выполняли на автоматическом аминокислотном анализаторе Hitachi 835. Биоэнергетическая оценка эффективности производства выполнена по методике «Биоэнергетическая оценка технологий производства продукции растениеводства» (Базаров, Глинка, 1983) и методическому пособию по агроэнергетической и экономической оценке технологий возделывания сельскохозяйственных культур (РАСХН, 1995). Математическую обработку данных проводили по Б.А. Доспехову (1972, 1985), П.Ф. Рокицкому (1974) с использованием компьютерных программ STATISTICA, StatSoft, Inc. v. 6.0 и Microsoft Office Excel 2010.

3. Рост, развитие, фотосинтетическая и симбиотическая деятельность

чины посевной

Полнота всходов и выживаемость растений. За годы наблюдений полевая всхожесть семян у чины посевной составила 76,0% (иранская группа) -79,5% (абиссинская группа). Наиболее высокая всхожесть у всех эколого-географических групп отмечалась в 2009 и 2011 годах - до 85,3% и 80,1%. У крупносемянных форм полевая всхожесть была ниже на 3,0...4,2%, чем у сред-

не- и мелкосемянных. Выживаемость растений к уборке составила 69,6% (средиземноморская группа) - 71,5% (анатолийская и абиссинская группы).

Продолжительность вегетационного периода и составляющих его фаз. В условиях Орловской области продолжительность межфазного периода «посев-всходы» у ценозов чины посевной составила 8...9 суток, «всходы-цветение» - 31...36 суток, «цветение-начало плодоношения» - 10... 16 суток, «плодоношение-созревание» - 21...32 суток при общей продолжительности вегетационного периода 77...87 суток, что позволяет отнести их к среднеспелым. Продолжительность вегетационного периода увеличивалась при понижении температуры воздуха и выпадении обильных осадков (2009, 2011 гг.). В аномально жарком 2010 году продолжительность вегетационного периода сократилась в среднем на 2... 11 суток.

Динамика роста и накопления зеленой массы у чины посевной. Динамика роста стебля. Анализ данных линейного роста чины посевной показал, что растения до бутонизации росли довольно быстрыми темпами (1,5...2,3 см в сутки) (табл.1).

Таблица 1 - Динамика роста стебля чины посевной, (см), среднее за

2009...2011 гг.

Эколого- Бутонизация Цветение Образование Налив семян

географическая группа бобов

Среднеевропейская 56,2 ■ 70,8 76,9 81,2

Средиземноморская 54,8 67,2 72,5 78,3

Иранская 56,1 65,3 72,1 77,0

Анатолийская 69,4 72,5 77,8 83,6

Индийская 50,3 61,8 66,2 70,4

Абиссинская 68,3 78,5 85,1 93,8

НСРоо5 2009 г. 3,171 4,053 3,527 4,635

2010 г 1,168 2,067 1,112 2,371

2011 г. 2,853 3,875 2,542 3,683

За годы исследований высота растений в этот период варьировала от 50,3 см (индийская группа) до 69,4 см (анатолийская группа). От бутонизации до цветения, в зависимости от года изучения и сортовых особенностей, чина имела средний прирост в сутки от 1,2 до 2,5 см. К наливу семян темпы роста чины несколько снижались и составляли 0,6. ..1,3 см в сутки.

Динамика накопления зеленой массы. Установлено, что число ветвей в среднем за годы изучения колебалось от 5,4 (иранская группа) до 8,1 (среднеевропейская группа). К фазе бутонизации сырая надземная масса растений чины посевной варьировала от 3,05 г/растение (индийская группа) до 4,16 г/растение (анатолийская группа) (табл.2).

Таблица 2 - Динамика прироста сырой надземной массы у чины _посевной, (г/растение), среднее за 2009...2011 гг._

Эколого- Бутонизация Цветение Образование Налив семян

географическая группа бобов

Среднеевропейская 3,97 13,45 38,41 45,32

Средиземноморская 4,02 15,27 30,25 43,16

Иранская 3,23 12,32 37,85 44,81

Анатолийская 4,16 15,05 41,20 50,64

Индийская 3,05 11,47 33,19 41,23

Абиссинская 3,72 12,82 37,63 40,57

НСРом 2009 г. 0,127 0,673 2,357 2,764

2010 г. 0,083 0,221 1,034 1,112

2011 г. 0,131 0,739 2,417 2,543

К началу цветения сырая надземная масса чины посевной увеличилась в 3,0...3,5 раза - от 11,47 г/растение (индийская группа) до 15,27 г/растение (средиземноморская группа). За период цветения, продолжавшийся в среднем 28...30 суток, прирост сырой зеленой массы составил 14,98...26,15 г/растение или 98,1...173,8% соответственно у сортообразцов из средиземноморской и анатолийской групп. К наливу семян сырая надземная масса чины находилась в пределах от 40,57 г/растение (абиссинская группа) до 50,64 г/растение (анатолийская группа). В среднем за три года наименьшее накопление сухой биомассы (16,9 г/растение) отмечено у сортообразцов чины посевной из иранской эко-лого-географической группы, наибольшее (21,8 г/растение) - из анатолийской группы.

Фотосинтетическая деятельность ценозов чины посевной. На интенсивность фотосинтеза и продуктивность ценозов чины значительное влияние оказывают площадь листовой поверхности и эффективность ее работы. За годы исследований наименьшей площадью листьев во все фазы онтогенеза отличались сортообразцы чины посевной из иранской и индийской эколого-географических групп (табл. 3). В фазу цветения прирост площади листовой поверхности у растений по сравнению с фазой бутонизации составил от 19,0% (индийская группа) до 26,4% (среднеевропейская группа). К образованию бобов площадь листовой поверхности увеличилась в 2 и более раза по сравнению с фазой цветения и составила от 33,6 тыс. м2/га (иранская эколого-географическая группа) до 44,6 тыс. м2/га (абиссинская эколого-географическая группа). Наибольшая площадь листовой поверхности у растений чины посевной отмечена к началу налива семян - от 43,4 тыс. м2/га (иранская эколого-географическая группа) до 55,7 тыс. м2/га (анатолийская эколого-географическая группа).

Таблица 3 - Площадь листовой поверхности чины посевной, (тыс. м2/га), _______среднее за 2009. .^2011 гг. _______ ___

Эколого- Бутонизация Цветение Образование Налив семян

географическая группа бобов

Среднеевропейская 15,3 20,8 41,5 52,6

Средиземноморская 14,9 19,6 40,4 51,8

Иранская 14,5 17,8 33,6 43,4

Анатолийская 18,2 23,8 44,1 55,7

Индийская 14,9 18,4 37,2 47,2

Абиссинская 16,2 21,3 44,6 53,9

НСР005 2009 г. 0,842 1,236 1,753 2,218

2010 г. 0,647 0,936 1,115 1,806

2011 г. 0,902 1,318 1,803 2,347

Установлено, что у сортообразцов чины посевной в условиях Орловской области показатели фотосинтетического потенциала в среднем за три года находились в пределах от 3,47 млн. м2/га-дней (иранская группа) до 4,46 млн. м2/га-дней (анатолийская группа). Между фотосинтетическим потенциалом ценозов и площадью листьев чины посевной выявлена положительная корреляция на уровне г=0,9721 ±0,034.

Чистая продуктивность фотосинтеза ценозов чины посевной в сутки изменялась от 2,60 г/м2 (иранская эколого-географическая группа) до 3,34 г/м2 (анатолийская эколого-географическая группа).

Формирование и активность симбиотического аппарата. Клубеньки на корнях растений чины посевной образовывались без инокуляции, образуя колонии в верхней части главного корня и его боковых ответвлений. Наибольшее число клубеньков (42,4 шт./раст.) отмечено у сортообразцов из среднеевропейской группы в фазу образования бобов. Выделены сортообразцы, у которых на корнях в фазу бутонизации было отмечено 25...29 клубеньков, в фазу цветения - 31...37, в фазу образования бобов - 41...45, в фазу налива семян -28...31 клубеньков (рис. 1).

к-1200, к-1209, Башкирия Татария ""О™ бутонизация

к-1211, к-1215, Татария Азерб. цветение

к-1228, к-1229, к-1702, к-1707, к-615706, Азерб. Азерб. Франция Франция Украина образование бобов «"»ж»™ налив семян

Рисунок 1 — Клубенькообразуюшая способность чины посевной в различные фазы вегетации, в среднем за2009...2011 гг.

Продолжительность функционирования клубеньков у чины посевной зависит от влагообеспеченности посевов и продолжительности вегетационного периода. За годы исследований продолжительность общего симбиотического потенциала (ОСП) составила от 71 суток (к-1215, Азербайджан) до 74 суток (к-1211, Татария и к-1229, Азербайджан). Продолжительность активного симбиотического потенциала (АСП) варьировала от 64 суток (к-1215, Азербайджан) до 68 суток (к-1229, Азербайджан и к-1707, Франция).

Наибольший ОСП (850,5 кг-дн./га) сформировали растения сортообразца к-1702 (Франция) в благоприятном 2009 году; наибольший АСП (625,1 кг-дн./га) отмечен в 2009 году у к-1229 (Азербайджан).

Наибольшее количество биологического азота за годы исследований (64,8 мкг Ы2-раст./час) фиксировали растения сортообразца к - 1707 (Франция), наименьшее - 48,5 мкг №-раст./час - к-1200 (Башкирия) (рис. 2).

Башкирия Татария Татария Азерб. Азерб. Азерб. Франция Франция Украина

Рисунок 2 - Нитрогеназная активность (НА) чины посевной в условиях Орловской области, мкг ТМ2-раст./час, 2009...2011 гг.

4. Особенности цветения и опыления чины посевной

Особенности цветения чины посевной. Чина относится к условным самоопылителям, так как у нее часто бывает и перекрестное опыление (Залкинд, 1953). Цветение у неё начинается с нижних ветвей и постепенно переходит к верхним. При этом на каждой ветви зацветает ежедневно 1...2, а у двухцветко-вых форм - 2...4 цветка. Распустившиеся цветки на ночь закрываются. В генеративной сфере растений закладывается до 145 цветков.

Продолжительность периода цветения сортообразцов различных эколого-географических групп в условиях Орловской области в среднем за четыре года изменялась от 30 суток (индийская группа) до 36 суток (абиссинская группа) (табл. 4).

Таблица 4 - Продолжительность цветения чины посевной, (сутки),

2009...2012 гг.

Группа 2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. Среднее за 4 года

Среднеевропейская 39 24 38 29 33

Средиземноморская 39 30 39 29 34

Иранская 38 30 37 28 33

Анатолийская 40 25 39 28 33

Индийская 39 20 37 25 30

Абиссинская 41 36 40 28 36

Среднее значение по группам 39 28 38 28 33

В средиземноморской группе продолжительность цветения варьировала от 37 (к-781, Испания) до 40 суток (к-703, Италия; к-773, к-775, Испания и к-791, о. Сардиния) и в среднем достигала 39 суток. Внутри иранской группы цветение длилось от 35 (к-1939, Таджикистан) до 41 суток (к-1849, Афганистан), составив в среднем 38 суток. В анатолийской эколого-географической группе пределы колебания продолжительности цветения составляли от 37 (к-596, Палестина) до 42 суток (к-1215 и к-1228, Азербайджан), в среднем — 40 суток. Продолжительность цветения в индийской группе составила 39 суток (к-1901, Индия), а в абиссинской-41 сутки (к-797, Эфиопия).

Видовой состав насекомых - опылителей на посевах чины. Проведенными наблюдениями на посевах чины выявлено 90 видов насекомых, принадлежащих к 9 отрядам: перепончатокрылые (Hymenopteraj\ двукрылые {Díptera); жуки (Coleópteraj\ сетчатокрылые (Neuropteraj\ бабочки (Lepidopteraj; равнокрылые (Homopteraj; прямокрылые (Orthoptera); клопы (Heteroptera) и трипсы {Thysanoptera). В опылении чины посевной участвуют 61 вид насекомых, представители 5 отрядов: Hymenoptera (24 вида), Coleóptera (19 видов), Lepidoptera (9 видов), Díptera (7 видов) и Neuroptera (2 вида).

Изучение отряда Hymenoptera показало, что в порядке убывания его представители располагаются в следующей последовательности: Apis mellifera L., Apoidea, Bombinae и Vespidae. К наиболее распространенным представителям отряда Lepidoptera относятся бабочки белянки - Pieridae. В отряде Coleóptera доминируют божьи коровки - Coccinellidae.

Суточная динамика лета насекомых-опылителей чины. Изучение динамики суточных изменений насекомых-опылителей на посевах чины показало, что посещение ее пчелами начинается с 10 часов утра, а в отдельные жаркие дни с 11 часов. Наиболее активное посещение посевов пчелами отмечается с 14 до 18 часов. Максимум посещаемости приходится на 16 часов. С 20 часов начинается спад летной деятельности пчел и к 22 часам они встречаются единично. Средний процент медоносных пчел на посевах чины составляет 39,12% с колебаниями по годам от 33,51% до 43,12% (рис. 3).

2009 г.

2010 г.

■ пчелы ■ прочие на секомые

2011 г.

59.65%

40.35%

60,51%

39.49° о

пчелы и прочие насекомые

2012 г.

33.51%

66.49° о

I пчелы ■ прочие насекомые ■ пчелы ■ прочие насекомые

Среднее за четыре года

39.12» о

60.88° о

пчелы прочие насекомые

Рисунок 3 - Доля медоносных пчел в общем количестве насекомых-опылителей чины посевной, (%), 2009...2012 гг.

Лет насекомых-опылителей других отрядов и видов, которые составляют 60,88% (с колебаниями от 56,88% до 66,49%), начинается с 8 часов утра и продолжается до 22 часов. Пик их посещаемости приходится на 12 часов.

5. Продуктивность, структура и качество урожая чины посевной

Установлено, что все элементы структуры урожая чины посевной имеют сортовую специфику и в зависимости от метеорологических условий изменяются в больших пределах.

Число продуктивных узлов на главном побеге. За годы исследований число продуктивных узлов на главном побеге у сортообразцов из среднеевропейской группы варьировало от 8,1 (к-1209, Татария) до 12,0 (к-1200, Башки -

12

рия); средиземноморской группы - от 9,0 (к-791, о. Сардиния) до 11,8 (к-775, Испания); иранской группы - от 7,3 (к-1939, Таджикистан) до 11,2. (к-875, Памир); анатолийской группы - от 9,0 (к-596, Палестина) до 11,1 (к-1228, Азербайджан). Число продуктивных узлов на главном побеге у сортообразцов индийской и абиссинской групп было на уровне 7,9 и 10,5 соответственно.

Коэффициент вариации признака составил 22,3%...48,7%.

Число бобов на растении. Сортообразцы из среднеевропейской группы формировали от 31,1 (к-1868, Чехословакия) до 49,5 (к-615706, Украина) бобов на растении; средиземноморской группы - от 31,6 (к-791, о. Сардиния) до 44,4 (к-775, Испания); иранской группы - от 21,9 (к-1939,Таджикистан) до 44,9 (к-1932, Пакистан); анатолийской группы - от 35,2 (к-596, Палестина) до 55,3 (Азербайджан). У сортообразцов абиссинской и индийской групп значение признака было на уровне 31,7 и 37,5 соответственно.

Общий уровень изменчивости числа бобов на растении у чины посевной, в среднем за годы изучения, находился в пределах 32,0...64,7%.

Масса бобов с растения. За годы исследований масса бобов с растения у сортообразцов чины посевной из среднеевропейской группы варьировала от

14.1 г (к-1218, Украина) до 25,1 г (к-1209, Татария); средиземноморской — от 17,0 г (к-791, о. Сардиния) до 21,1 г (к-781, Испания); иранской - . 7,9-(1939, Таджикистан) - 19,9 г (к-863, Афганистан); анатолийской - от 14,5 г (к-596, Палестина) до 24,1 г (к-1229, Азербайджан). У сортообразцов из индийской и абиссинской групп значение признака было на уровне 12,8 г - у к-1901 (Индия) и 14,0 г - у к-797 (Эфиопия).

Общий уровень изменчивости массы бобов на растении, в среднем за годы изучения, находился в пределах 32,0...67,0%.

Число семян с растения. Установлено, что за годы изучения на растениях сортообразцов из среднеевропейской группы в среднем образовывалось от

45.2 (к-1771, Венгрия) до 85,6 (к-1209, Татария) семян; у средиземноморской группы - от 51,7 (к-703, Италия и к-791, о. Сардиния) до 68,5 (к-773, Испания); у иранской группы - от 36,9 (к-1939, Таджикистан) до 81,4 (к-1932, Пакистан); у анатолийской группы - от 54,4 (к-596, Палестина) до 90,2 (к-1229, Азербайджан) семян. Значение признака у индийской и абиссинской групп соответствовало 86,0 (к-1901, Индия) и 52,8 (к-797, Эфиопия) семян с растения.

Коэффициент изменчивости признака в среднем составил 34,3.. .68,0%.

Число семян в бобе. У сортообразцов чины посевной из среднеевропейской группы за годы исследований формировалось от 1,1 (к-1771, Венгрия) до 2,1 (к-1205, Башкирия и к-1707, Франция) семян в бобе; средиземноморской -от 1,4 (к-775, Испания) до 1,6 (к-703, Италия, к-773, Испания и к-791, о. Сардиния); иранской - от 1,6 (к-875, Памир) до 2,1 (к-863, Афганистан); анатолийской - от 1,6 (к-596, Палестина) до 1,9 (к-1215, Азербайджан); абиссинской - 1,6 (к-797, Эфиопия). Самое большое число семян в бобе (2,4) было отмечено у растений сортообразца (к-1901, Индия). В аномально жарком 2010 году растения чины посевной сформировали в среднем больше семян в бобе, чем в 2009 и 2011 годах.

Коэффициент вариации числа семян в бобе, в среднем за три года, изменялся от 15,0% до 30,3%.

Масса 1000 семян. Установлено, что среднеевропейская, средиземноморская, анатолийская и абиссинская эколого-географические группы чины посевной представлены среднесемянными формами с массой 1000 семян 195,0...243,3 г, а иранской и индийской групп - мелкосемянными с массой 1000 семян 101,1. ..145,4 г.

Значение коэффициента вариации массы 1000 семян у чины посевной за годы исследований находилось в пределах 9,7...42,0%.

Масса семян с растения (семенная продуктивность). За три года исследований семенная продуктивность у сортообразцов чины посевной среднеевропейской группы изменялась от 10,5 г (к-1218, Украина) до 18,3 г (к-1209, Татария); средиземноморской - от 12,5 г (к-703, Италия) до 14,8 г (к-773, Испания); иранской - от 4,7 г (к-1939, Таджикистан) до 13,9 г (к-863, Афганистан); анатолийской - от 11,4 г (к-596, Палестина) до 16,5 (к-1228, Азербайджан); индийской - 8,7 г (к-1901, Индия); абиссинской - 11,2 г (к-797, Эфиопия).

Масса семян с растения у чины посевной относится к сильно изменчивым признакам. Значение коэффициента вариации в годы исследований находилось в пределах от 36,7% до 66,3%.

Коэффициент хозяйственной эффективности (Кхоз). За три года изучения наибольшая изменчивость показателя отмечена у сортообразцов иранской эколого-географической группы - от 27,3% (к-1939, Таджикистан) до 46,6% (к-863, Афганистан). У сортообразцов из среднеевропейской группы значения Кхоз варьировали от 37,3% (к-1700, Германия) до 45,3% (к-1209, Татария); средиземноморской - от 39,3% (к-791, о. Сардиния) до 42,6% (к-781, Испания); анатолийской - от 41,3% (к-596, Палестина и к-1229, Азербайджан) до 42,3% (к-1228, Азербайджан); у сортообразцов индийской и абиссинской групп значение Кхоз составило 40,0% (к-1901, Индия) и 35,3% (к-797, Эфиопия).

В среднем за годы изучения коэффициент вариации Кхт изменялся от 11,7% до 49,3%.

Биологическая урожайность семян. Основным интегрирующим показателем возделывания чины посевной является урожайность, которая определяется естественным плодородием почвы, погодными условиями зоны выращивания, применяемой технологией и возделываемым сортом. Наиболее высокая урожайность чины посевной была получена в 2009 году - от 2,0 т/га (к-1939, Таджикистан, иранская группа) до 7,0 т/га (к-615706, Украина, среднеевропейская группа), самая низкая урожайность - в жарком и засушливом 2010 г. - от

1.3 т/га (к-1939, Таджикистан, иранская группа) до 5,1 т/га (к-1209, Татария, среднеевропейская группа). За три года исследований у сортообразцов из среднеевропейской группы урожайность составила от 2,9 т/га (к-1218, Украина) до 5,8 т/га (к-615706, Украина); средиземноморской - от 3,6 т/га (к-703, Италия) до

4.4 т/га (к-773 и к-781, Испания); иранской - от 1,2 т/га (к-1939, Таджикистан) до 4,7 т/га (к-863, Афганистан); анатолийской - от 3,2 т/га (к-596, Палестина) до 5,4 т/га (к-1228, Азербайджан). У сортообразцов к-1901 (Индия), к-797 (Эфиопия) урожайность составила 3,2 т/га и 3,5 т/га соответственно.

Высокую урожайность (5,0...5,8 т/га) стабильно формировали сортооб-разцы к-1702 (Франция), к-1200 (Башкирия), к-1707 (Франция), к-12 И (Татария), к-1209 (Татария), к-615706 (Украина) из среднеевропейской эколого-географической группы и к-1229, к-1215, к-1228 (Азербайджан) из анатолийской группы (рис. 4).

я с £

=

>В

Я

п

о £

5,9 5,7 5,5 5,3 5,1 4,9 4,7 4,5

5,5 5,3 5,1 4,9 4,7 4,5

5,7

5,3

5,4

5,0

5,1

к-1702 к-1200 к-1707 к-1211 к-1209 к-615706

______________Среднеевропейская группа

5,3

5,4

5,1

к-1229 к-1215 к-1228

Анатолийская группа

Рис. 4 - Сортообразцы чины посевной, выделившиеся по урожайности, 2009...2011 гг.

Взаимосвязь семенной продуктивности с основными хозяйственно-полезными признаками. У растений чины посевной семенная продуктивность в большей степени определяется тремя элементами: массой сухого растения (г=0,875...0,968); числом бобов на растении (г=0,649...0,774); массой бобов с растения (г=0,974.. .0,994).

Содержание белка в семенах. Содержание белка в семенах чины посевной различных эколого-географических групп за три года изменялось от 28,40% (индийская эколого-географическая группа) до 31,84% (абиссинская группа) и зависело как от генотипнческих особенностей, так и от погодных условий. Наибольшее содержание белка отмечено у сортообразцов к-1939 (Таджикистан, иранская группа) - 33,14%, к-1218 (Украина, среднеевропейская группа) - 32,27%, к-596 (Палестина, анатолийская группа) - 31,86%, к-797 (Эфиопия, абиссинская группа) - 31,84%. Наименьшее содержание белка было в семенах сортообразца к-1771 (Венгрия, среднеевропейская группа) - 27,42%.

Изучение сбора сырого протеина с гектара у допущенного к использованию в Центрально-Черноземном регионе сорта гороха Фараон и лучших сортообразцов чины посевной показало, что при урожайности 3,5 т/га и содержанию

белка в зерне 24,3% значение этого показателя у гороха составило 0,85 т/га (табл. 5).

Таблица 5 - Характеристика чины посевной по сбору протеина и _питательности, 2009.. .2011 гг._

Сортообразец Урожайность, т/га Содержание сырого протеина в зерне, % Сбор сырого протеина, т/га Сбор кормовых единиц, т/га*

горох Фараон 3,5 24,3 0,85 3,99

к-1702, Фран- 5,0 28,5 1,43 5,15

ция

к-1200, Башки- 5,1 28,3 1,44 5,25

рия

к-1215, Азербайджан 5,3 28,9 1,53 5,46

к-1211, Татария 5,4 29,2 1,58 5,56

к-1209, Татария 5,7 27,9 1,59 5,87

к-615706, Ук- 5,8 30,2 1,75 5,97

раина

* в 1 кг семян гороха содержится 1,14 к.ед; чины посевной — 1,03 к.ед..

У чины посевной сбор сырого протеина с гектара был значительно выше, чем у гороха и варьировал от 1,43 т/га (к-1702, Франция) до 1,75 т/га (к-615706, Украина). Сбор кормовых единиц с гектара у гороха сорта Фараон составил 3,99 т/га, а у чины посевной от 5,15 т/га (к-1702, Франция) до 5,97 т/га (к-615706, Украина).

Изучение компонентного состава электрофоретических спектров запасных белков у сортообразцов чины посевной различных эколого-географических групп показало наличие сортового полиморфизма. Из 62 выявленных белковых компонентов общими являются: 6, 7, 8, 11, 12, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 35, 36,37, 38, 39, 40, 41, 42, 45, 46,47, 49,51,52, 55, 56, 58, 59, 61, 62, 67,68, 69,70,72, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 96, 99, 104, 112. У сортообразца к-703 (Италия, средиземноморская группа) присутствует 43 компонент, отсутствующий у остальных сортообразцов. У к-596 (Палестина, анатолийская группа) отсутствует 44 компонент белкового спектра, а сортообразец к-1868 (Чехословакия, среднеевропейская группа) характеризуется наличием 60 компонента, отсутствующего у других изученных сортообразцов. Наличие 74 компонента белкового спектра отмечено у сортообразцов к-797 (Эфиопия, абиссинская группа) и к- 1868 (Чехословакия, среднеевропейская группа). Сортообразец к-1901 (Индия, индийская группа) характеризуется отсутствием 94 компонента белкового спектра.

Аминокислотный состав белка семян чины посевной. Изучение аминокислотного состава запасных белков семян сортообразцов из различных эко-лого-географических групп показало, что погодно-климатические условия за годы выращивания не оказывали на него влияния. За 2009...2011 гг. содержание такой важной аминокислоты, как лизин, варьировало от 6,3% (к-1221, Сер-

бия) до 6,7% (к-1901, Индия). Белки семян содержали достаточно много лейцина - от 6,6% (к-1221, Сербия; к-781, Испания; к-1901, Индия; к-797, Эфиопия) до 6,7% (к-1939, Таджикистан; к-596, Палестина); валина - от 5,2% (к-781, Испания; к-1939, Таджикистан; к-596, Палестина) до 5,3% (к-1221, Сербия; к-1901, Индия; к-797, Эфиопия); аргинина - от 7,1% (к-1221, Сербия) до 7,6% (к-1901, Индия); аспарагиновой кислоты - от 12,7% (к-1901, Индия; к-797, Эфиопия) до 12,9% (к-1221, Сербия); глутаминовой кислоты-от 17,1% (к-596, Палестина; к-1901, Индия) до 17,8% (к-781, Испания). В белке чины посевной содержание метионина составляло 1,3... 1,4%, триптофана - 1,6...1,7%, цистина - 0,6...0,8%.

6. Экономическая и энергетическая эффективность производства зерна чины посевной

Экономическая эффективность производства зерна высокоурожайных сортообразцов определена в сравнении между собой и с высокоурожайным сортом гороха Фараон, допущенным к использованию в ЦентральноЧерноземном регионе. Минимальная себестоимость зерна отмечена у сортооб-разца чины к-615706 - 15084,4 руб./т, максимальная у сортообразца к-1702 -17497,9 руб./т и у гороха сорта Фараон - 23813,7 руб./т. Чистый доход производства зерна чины был максимальным у сортообразца к-615706 - 8915,6 руб./т, минимальным у сортообразца к-1702 — 6502,1 руб./т, что выше, чем у гороха сорта Фараон на 315,8 руб./т. Установлено, что наиболее выгодным является возделывание сортообразца чины к-615706 - рентабельность составила 59%.

Энергетическая эффективность. Выявлено, что содержание энергии в урожае зерна колебалось от 60270,3 МДж/га (к-1702, Франция) до 70347,9 МДж/га (к-615706, Украина). При производстве зерна чины посевной энергетический коэффициент был наибольшим (3,15) у сортообразца к-615706, Украина. Приращение энерпга при производстве зерна чины посевной варьировало от 39468,9 МДж/га (к-1702, Франция) до 48043,7 МДж/га (к-615706, Украина). Менее энергоемким является производство зерна сортообразца чины посевной к-615706 (Украина).

Выводы

1. При посеве в третьей декаде апреля полевая всхожесть семян у чины посевной составила 76,0...79,5%; выживаемость растений к уборке -69,6....71,5%. Наиболее высокой полевой всхожестью отличались средне - и мелкосемянные формы.

2. Созревание и уборку чины в оптимальные сроки обеспечивают среднеспелые сортообразцы с вегетационным периодом до 80 суток.

3. Линейный рост стебля растений чины посевной, который составляет в сутки: до бутонизации 1,5. ..2,3 см, от бутонизации до цветения - 1,2...2,5 см, к наливу семян — 0,6... 1,3 см и раннее формирование 5...8 ветвей способствуют накоплению к наливу семян 41...51 г зеленой массы. Наибольшее накопление сухой биомассы (17...22 г/растение) приходится на период налива семян.

4. Максимальная площадь листовой поверхности у чины посевной

43,4...55,7 тыс. м2/га приходится на фазу налива семян. Фотосинтетический потенциал ценозов в целом за вегетацию составляет 3,47... 4,46 млн. м2-дней; чистая продуктивность фотосинтеза — 2,60...3,34 г/м2-сутки.

5. Продолжительность активного симбиоза у чины посевной в зависимости от условий вегетации колеблется от 64 до 68 суток. В среднем за три года испытаний АСП (активный симбиотический потенциал) составил 460,8...540,8 кг-дн./га.

6. В опылении чины участвуют представители 5 отрядов насекомых: Hymenoptera, Díptera, Coleóptera, Neuroptera и Lepidoptera. Наибольший процент насекомых-опылителей приходится на долю отряда Hymenoptera (39,3%). Наиболее активное посещение посевов чины пчелами отмечается с 14 до 18 часов с максимумом в 16 часов. Лет насекомых-опылителей других отрядов и видов начинается с 8 часов утра и продолжается до 22 часов с пиком посещаемости в 12 часов.

7. Семенная продуктивность чины посевной в большей степени определяется тремя элементами: массой сухого растения (г=0,875...0,968); числом бобов на растении (г=0,649...0,774); массой бобов с растения (г=0,974... 0,994).

8. Наибольшую урожайность (5,0...5,8 т/га) в условиях северной части Центрально-Черноземного региона показали сортообразцы из среднеевропейской и анатолийской эколого-географических групп.

9. Содержание белка в семенах чины составило 27,42...33,14% и зависело от генотипических особенностей и погодных условий. Белковые спектры запасных белков семян чины посевной представлены различными комбинациями из 62 выявленных компонентов. Белок чины посевной богат лизином (6,3...6,7%), лейцином (6,6....6,7%), аргинином (7,1 ...7,6%), аспарагиновой кислотой (12,7... 12,9%), глутаминовой кислотой (17,1... 17,8%) и содержит 1,3... 1,4% метиошгна, 1,6... 1,7% триптофана, 0,6...0,8% цистина.

10. Выращивание чины посевной в условиях Центрально-Черноземного региона России является важным резервом повышения рентабельности производства зернобобовых культур, обеспечивающим получение урожая семян до 5,8 т/га и сбор сырого протеина 1600... 1740 кг/га.

11. Возделывание чины посевной обеспечивает высокую рентабельность (37...59%) производства зерна при относительно невысоких затратах совокупной энергии (20801,4...22304,2 МДж/га) и высоком коэффициенте энергетической эффективности (2,90...3,15).

Рекомендации производству

1. Для диверсификации сельскохозяйственных культур и увеличения производства растительного белка в северной части Центрально-Черноземного региона России рекомендуется выращивать высокоурожайные (5,7...5,8 т/га), высокобелковые (>30%), среднеспелые (до 80 суток) сортообразцы чины посевной: к-1209 (Татария), к-615706 (Украина), Састрица (Сербия) и к-1848 (Германия).

2. Посевы чины посевной рекомендуется использовать для улучшения кормовой базы животноводства и пчеловодства.

Список публикации по теме диссертации

1. Донской, М.М. Чина посевная - «привлекательная» и полезная культура / М.М. Донской // Материалы III Международной Интернет - конференции «Инновационные фундаментальные и прикладные исследования в области химии сельскохозяйственному производству». - Орел: Орел ГАУ, 2010. - С.13-14.

2. Наумкин, В.П. Чина - перспективная зернобобовая культура / В.П. На-умкин, М.М. Донской // Материалы региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 35-летию Орловского государственного аграрного университета «Инновационный потенциал молодых ученых - АПК Орловской области». - Орел: Орел ГАУ, 2010. - С. 222-223.

3. Донской, М.М. Изучение морфобиологических признаков чины посевной в условиях Орловской области / М.М. Донской // Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Пути повышения устойчивости растениеводства к негативным природным и техногенным воздействиям». - Орел: Орел ГАУ, 2011. - С.101-102.

4. Наумкин, В.П. Суточные изменения опылителей на посевах чины /В.П. Наумкин, М.М. Донской // Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Пути повышения устойчивости растениеводства к негативным природным и техногенным воздействиям». - Орел: Орел ГАУ, 2011. - С.240-242.

5. Донской, М.М. Изучение перспективных сортообразцов чины посевной / М.М. Донской // Материалы VIII Международной научной конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК». - Брянск: Брянская ГСХА, 2011.-С. 134-136.

6. Наумкин, В.П. Особенности летной деятельности опылителей на посевах чины / В.П. Наумкин, М.М. Донской // Материалы VIII Международной научной конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК». -Брянск: Брянская ГСХА, 2011.-С. 139-140.

7. Наумкина, Т.С. Повышение эффективности биологической азот-фиксации зернобобовых культур / Т.С. Наумкина, А.Г. Васильчиков, Г.П. Гурьев, М.В. Барбашов, М.В. Донская, М.М. Донской, Т.Н. Громова // Земледелие. - М., 2012. - № 5. - С. 21-23.

8. Наумкин, В.П. Источники хозяйственно-ценных признаков для селекции чины посевной (Lathyrus sativus L.) в условиях Орловской области / В.П. Наумкин, М.М. Донской // Зерновое хозяйство России. - М., 2012. -№3(21).-С. 43-47.

9.Наумкин, В.П. Морфобиологические особенности чины посевной (Lathyrus sativus L.) в условиях Центрально-Черноземного региона России / В.П. Наумкин, М.М. Донской // Вестник Орел ГАУ. - Орел: ОрелГАУ, 2012. - №2(35). - С. 97-101.

10. Донской, М.М. Изучение признака «число ветвей» у чины посевной / М.М. Донской // Сборник научных трудов по пчеловодству. - Вып. 20. - Орел: ОрелГАУ, 2012. - С. 146-150.

11. Донской, М.М. Особенности цветения и опыления чины посевной / М.М. Донской, В.П. Наумкин // Сборник научных трудов по пчеловодству. Вып. 20. - Орел: ОрелГАУ, 2012. - С. 128-142.

12. Донской, М.М. Изменчивость семенной продуктивности коллекционных сортообразцов чины посевной / М.М. Донской // Материалы Международной научно-практической конференции «Аграрная наука - основа успешного развития АПК и сохранения экосистем». - Волгоград: ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ, 2012. - Т. 2. - С. 49-50.

13. Наумкина, Т.С. Создание высокоэффективных растительно-микробных систем фасоли / Т.С. Наумкина, Г.Н. Суворова, А.Г. Васильчиков, М.П. Мирошникова, М.В. Барбашов, М.В. Донская, М.М. Донской, Т.А. Громова, В.В. Наумкин // Зернобобовые и крупяные культуры. - Орел: ГНУ ВНИ-ИЗБК, 2012. - №2. - С. 21-26.

14. Донской, М.М. Чина посевная - «привлекательная» и полезная культура / М.М. Донской // Главный агроном. - М., 2012. - №1. - С.64.

Подписано в печать 6.03.2013 г. Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,0. Заказ 32. Тираж 100 экз.

Отпечатано в издательстве Орел ГАУ, 2013, Орел, бульвар Победы, 19

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Донской, Михаил Михайлович, Орел

»5

СО s

ю

о °

СМ °

12 CN N

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

Донской Михаил Михайлович

АГРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЧИНЫ ПОСЕВНОЙ (Lathyrus sativus L.) В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОГО РЕГИОНА

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук специальность 06.01.01 —общее земледелие, растениеводство

со

Научный руководитель: д. с.-х. наук, профессор,

Наумкин В.П.

0рел-2013

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................................................................4

1. ЧИНА ПОСЕВНАЯ И ЕЁ РОЛЬ В СИСТЕМЕ АДАПТИВНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ (обзор научной литературы).. 8

1.1. Происхождение и народно-хозяйственное значение чины посевной............................................................................................................................................8

1.2. Систематика, классификация и ботаническая характеристика чины посевной............................................................................................................................16

1.3. Биологические и агротехнические особенности культуры................23

Заключение....................................................................................................................................30

2. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ, МАТЕРИАЛ

И МЕТОДЫ..................................................................................................................................32

2.1. Условия проведения исследований........................................................................32

2.2. Материал для исследований..............................................................................................44

2.3. Методы исследований..........................................................................................................46

3. РОСТ, РАЗВИТИЕ, ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ И СИМБИОТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧИНЫ ПОСЕВНОЙ.. 50

3.1. Полнота всходов и выживаемость растений....................................................50

3.2. Продолжительность вегетационного периода и составляющих

его фаз..................................................................................................................................................54

3.3. Динамика роста и накопления зеленой массы у сортообразцов чины посевной............................................................................................................................63

3.3.1. Динамика роста стебля......................................................................................................63

3.3.2. Динамика накопления зеленой массы..................................................................68

3.4. Фотосинтетическая деятельность ценозов чины посевной................72

3.5. Формирование и активность симбиотического аппарата....................77

4. ОСОБЕННОСТИ ЦВЕТЕНИЯ И ОПЫЛЕНИЯ ЧИНЫ ПОСЕВНОЙ..................................................................................................................................89

4.1. Особенности цветения чины посевной................................................................90

4.2. Видовой состав насекомых - опылителей на посевах чины............96

4.3. Суточная динамика лета насекомых-опылителей чины........................99

5. ПРОДУКТИВНОСТЬ, СТРУКТУРА И КАЧЕСТВО УРОЖАЯ ЧИНЫ ПОСЕВНОЙ..............................................................................................................105

5.1. Продуктивность семян и её структура..................................................................105

5.2. Взаимосвязь семенной продуктивности с основными хозяйственно полезными признаками..................................................................114

5.3. Содержание белка в семенах..........................................................................................115

5.4. Аминокислотный состав белка семян чины посевной............................120

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА ЧИНЫ ПОСЕВНОЙ..................................................................................................................................124

6.1. Экономическая эффективность..................................................................................124

6.2. Энергетическая эффективность..................................................................................125

ВЫВОДЫ..............................................................................................................................................................129

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ....................................................................................130

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................................................132

ПРИЛОЖЕНИЯ..............................................................................................................................................159

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Проблема увеличения производства растительного белка остается актуальной и в наше время и не может быть решена без расширения производства зернобобовых культур. Однако в структуре посевных площадей России на их долю приходится всего 2,6%. Обусловлено это, с одной стороны, меньшей урожайностью, в сравнении с зерновыми, с другой стороны - нехваткой специальной техники для возделывания крупносемянных культур, и, в особенности, для механизированной уборки (Зудилин и др., 1999, Лимонов и др., 2009).

В последние годы отмечены изменения климата в сторону потепления. Все большие территории периодически подвергаются воздействию засухи (Жученко, 2011). В связи с этим в земледелии возникает необходимость расширения ареала возделывания засухоустойчивых зернобобовых культур. Одним из таких видов, представляющих интерес для выращивания в условиях центральной России, является чина посевная (ЬМкугш Ь.),

которую до настоящего времени относят к нетрадиционным культурам, мало возделывают, недооценивая биологический и энергетический потенциал. Это связано с недостаточностью изучения биологических особенностей культуры и технологии её выращивания (Ахундова, 2002).

В связи с вышеизложенным, исследования по изучению агробиологических особенностей чины посевной в условиях северной части Центрально-Черноземного региона России являются особенно актуальными.

Решению этих вопросов посвящена данная диссертационная работа, выполненная в соответствии с планом научных исследований Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет».

Цель исследований заключалась в изучении агробиологических

особенностей и закономерностей формирования урожая чины посевной в условиях северной части Центрально-Черноземного региона России. Задачи исследований включали:

- выявление особенностей роста и развития чины посевной в условиях Орловской области;

- определение основных параметров фотосинтетической и симбиотической деятельности ценозов чины посевной;

- установление особенностей цветения, видового состава и динамики лета насекомых — опылителей на посевах чины посевной;

- выявление особенностей формирования семенной продуктивности;

- определение биохимического состава семян;

- оценку перспективности возделывания чины посевной в условиях Орловской области;

- экономическую и энергетическую оценку производства зерна чины посевной.

Научная новизна исследований. Впервые в условиях северной части Центрально-Черноземного региона России изучены особенности роста и развития ценозов чины посевной, фотосинтетической и симбиотической деятельности. Изучены особенности цветения и опыления культуры. Получены новые данные о продукционном процессе и качестве урожая.

Практическая значимость и реализация результатов исследований заключается в расширении возможности и целесообразности возделывания чины посевной в условиях Орловской области, что позволяет повысить рентабельность сельскохозяйственного производства за счет использования нетрадиционных зернобобовых культур.

Результаты научных исследований прошли производственную проверку в ООО «ОрелАгроэлита», внедрены в ГНУ ВНИИЗБК Россельхозакадемии, ГНУ Шатиловская СХОС Россельхозакадемии, используются в учебном процессе студентов ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный

университет» и ФГБОУ ВПО «Орловский государственный университет». Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- особенности роста и развития чины посевной в условиях северной части Центрально-Черноземного региона России;

- формирование и активность фотосинтетического и симбиотического аппарата чины посевной;

- особенности цветения и опыления насекомыми чины посевной;

- закономерности формирования семенной продуктивности и качество урожая чины посевной;

- экономическая и энергетическая эффективность производства зерна чины посевной.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Международных, Всероссийских и региональных научно-практических конференциях: Орел ГАУ (Орел, 2009, 2010, 2011, 2012 гг.), ОГУ «Неделя науки» (Орел, 2010, 2011, 2012 гг.); «Проблемы интеграции и доступности сельскохозяйственных информационных ресурсов в условиях развития устойчивого сельского хозяйства» (Орел, ОГУК ООПБ им. И. А. Бунина, 2010 г.); «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2011 г.); «Состояние и перспективы развития пчеловодства Орловской области» (Орел, ОГУК ООПБ им. И.А. Бунина, 2012 г.); «Аграрная наука — основа успешного развития АПК и сохранения экосистем» (Волгоград, 2012 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 14 печатных работах, в том числе 3 в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Личное участие автора. Диссертация написана по материалам собственных исследований. Автор проводил закладку полевых опытов, фенологические наблюдения, сопутствующие анализы, уборку, структурный анализ снопового материала и обобщение результатов исследований. Видовой состав насекомых-опылителей чины определяли на кафедре защиты растений и экотоксикологии ФГБОУ ВПО ОрелГАУ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 158 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, включает 26 таблиц, 16 рисунков и 28 приложений. Список литературы включает 233 наименования, в том числе 91 на иностранных языках.

Автор выражает исреннюю благодарность директору ГНУ ВНИИЗБК Россельхозакадемии, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Зотикову В.И., заведующей лабораторией генетики и биотехнологии, кандидату сельскохозяйственных наук Суворовой Г.Н., заведующему лабораторией физиологии и биохимии растений, кандидату сельскохозяйственных наук Бобкову C.B. за консультации по обсуждаемым в данной работе вопросам.

Автор признателен кандидату биологических наук, доценту кафедры защиты растений и экотоксикологии ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» Старостину A.A. за сотрудничество и помощь в проведении исследований.

1. ЧИНА ПОСЕВНАЯ И ЕЁ РОЛЬ В СИСТЕМЕ

АДАПТИВНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ (обзор научной литературы)

1.1. Происхождение и народно-хозяйственное значение чины

посевной

Чина посевная {Lathyrus sativus L.) относится к древним культурам. Её семена были найдены среди ископаемых остатков различных доисторических эпох, в частности, в древнем Египте, в гробницах Gebelen и Dra-Abu-Negga, относящихся к неолитическому периоду. На европейском континенте чина была известна жителям каменного века, проживавшим на территории современной Боснии в пещерах Aggtelek и Lengyel. Семена чины находили при археологических раскопках между Яффой и Иерусалимом, в Малой Азии около древней Трои. Чина была хорошо известна в Древнем Риме под названием cicércula. Римляне различали сорта чины, возделывая ее по свидетельству Колумелла и Плиния, для откорма быков. В Индии и Афганистане чину выращивают с доисторических времен (Васильев, 1953; Залкинд, 1953; Bell, 1989; Zohary, Hopf, 2000).

В Средней Европе чина появилась с XVI века. О ней пишут в своих работах авторы по сельскому хозяйству того времени: Петр Креснеций (1305г.), Бук (1551г.). Во Францию культура чины попала из Испании, где она была уже известна. В раннее средневековье культура ее северней Альп в Европе не встречалась. Единичные случаи посевов чины отмечены и в Германии в XVI веке. В Америке белозерные формы чины были известны уже в начале XVII века.

О начале возделывания чины в России точных данных нет. По некоторым литературным источникам, она возделывалась в Грузии еще до открытия Америки, а в среднеазиатских странах вошла в культуру с древних времен. Первые упоминания о ее культуре на Украине и в районах

Нижней Волги относятся к 1980-ым годам Х1Х-го столетия. Вероятно, что чина попала в европейскую часть страны через Подолию (одно из названий чины - молдавский горох) и получила распространение далее на восток по Украине, Дону и на северо-восток.

В мировом земледелии культура чины, при сопоставлении с другими зерновыми бобовыми стоит на одном из последних мест. Площади ее посевов в ряде стран учитываются вместе с другими второстепенными культурами.

Мировая площадь чины составляет 500 ... 800 тыс. га. Посевная площадь чины посевной в России около 10 тыс. га, в Украине - в пределах 5 ... 6 тыс. га (Наумкин, Донской, 2012).

Наибольшие площади посевов чины в Европе сосредоточены в Испании, Португалии, Италии, Сицилии и Сардинии; меньшее распространение она имеет во Франции, Германии, Австрии, Греции и др. В Африке чину возделывают в Тунисе, Алжире, Абиссинии, Эритрее, Египте и др. В азиатских странах наибольшие площади посевов чины сосредоточены в Индии; она имеет также распространение в Афганистане, Иране, Турции, Палестине. В последние десятилетия большое внимание уделяют чине в Австралии (Уипш е1 а1, 1991; 81с1(Няие е1 а1, 1996).

Способность чины давать высокий экономический доход при самых неблагоприятных условиях сделали популярным ее возделывание в натуральном хозяйстве многих развивающихся стран, что предлагает большой потенциал для ее использования в других частях мира (БиЛа, 1980; АЬс1 Е1-Мопенп, 1993; АЬё Е1-Мопеип е1 а1, 1999).

Более 100 миллионов человек в подверженных засухе районах Азии и Африки считают чину традиционной народной культурой из-за ее легкой культивации, устойчивости к засухам, наводнениям, умеренной солености и атакам насекомых-вредителей, а также высокого урожая. В наиболее неурожайные годы чина нередко становится единственным источником пищи для бедных слоев населения, а иногда и обеспечивает выживание во

время голода, вызванного засухой (Rutter, Percy, 1984; Palmer et al, 1989; Campbell et al, 1994; Abdelmoneim et al., 1997; Hanbury et al, 1999).

Из-за высокой адаптационной способности к неблагоприятным условиям, и, несмотря на токсические свойства, в Эфиопии посевные площади под чиной расширились по сравнению с другими зернобобовыми культурами, от 80 ООО га в 1990 году до свыше 110 ООО га (Abd El-Moneim et al., 2000).

Чина посевная в силу своих биологических особенностей может занять экологическую нишу в промежуточной полосе между южной границей возделывания гороха и северной границей агрономического ареала распространения нута. В этих районах растения чины посевной превосходят по урожайности вику и горох (Вишнякова, 2008).

Основными районами возделывания чины посевной в России являются полузасушливые зоны южных и юго-восточных степей и лесостепей: Татария, Башкирия, Чувашия, Среднее Поволжье, Челябинская, Курганская и Омская области, засушливые районы Воронежской, Тамбовской, Пензенской областей и Мордовии. На Северном Кавказе чину посевную выращивают в Ростовской области, Краснодарском и Ставропольском краях, северной Осетии, Ингушетии, Дагестане (Вишнякова, Бурляева, 2006).

H.И. Вавилов (1922, 1965) выделил 2 основных центра происхождения чины посевной:

I. Для микроформ: Юго-Западная Азия с очагами в СевероЗападной Индии с западными горными отрогами Гималаев и Юго-Восточным Афганистаном, а также Памир и Западный Тянь-Шань.

2. Для макроформ: страны побережья Средиземного моря, включая Северную Африку, Палестину, Сирию. Грецию с островами, Испанию, Италию и острова Сардиния и Сицилия.

Г.Н. Васильев (1953) считает, что некоторая обособленность формы чины Абиссинии от азиатской и средиземноморской дает возможность

предполагать, что Абиссиния также служила самостоятельным очагом формообразования чины.

Названия чины посевной на различных языках весьма разнообразны. Часто на народном языке чину причисляли к какой-нибудь более древней в этих местах культуре — гороху или чечевице и к названию последних прибавляли характеризующую чину приставку. В России чина известна под следующими названиями: чина посевная, зубец, горох-зубок, зубковый, зубовидный, угластый, бугластый, угольчатый, трехгранный, клинчатый горох. На Северном Кавказе — горный зубрик, казачий горох. На Украине — плескатый, зубчатый, молдавский, конский горох, чина цукрова, зубок, бугластый зубок, зубчатая чечевица. В Татарстане — конский зуб, «клинок», эби-теше (бабушкин зуб). В Средней Азии — хадзиу хадзив, крош-горох, равань-горох, лангаш, кулюль, сыдырк, садарк, куфч, купч, конч. В Киргизии — кунг. В Азербайджане — гюлерма (армянское), лярга (тюркское). В Грузии — цулис пири (рис. 1).

Рисунок 1 - Посевы чины НПО «Элкана» (Грузия).

Чину используют для кормовых, продовольственных и технических целей. Главное ее назначение - кормовое. Чина является высокобелковой кормовой культурой (Воронов, 1969). В зависимости от сорта содержание белка в зерне у разных сортов может варьировать от 25 до 32%. Белки чины

являются биологически полноценными. По содержанию незаменимых аминокислот (аргинина, лизина, гистидина, триптофана, тирозина, метионина и дикарбоновых аминокислот) они стоят близко к белкам го�