Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Морфологические особенности формирования структуры растений в агрофитоценозах яровой пшеницы Иргина

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Батурин, Андрей Владимирович, Ижевск

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ КАДРОВОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

УДК 633.11."321": 631.53.04 (470.51/470.54)

Батурин Андрей Владимирович

Морфологические особенности формирования структуры растений в агрофитоценозах яровой пшеницы Иргина

06.01.09 - «Растениеводство»

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель -Ленточкин Александр Михайлович, доцент, кандидат сельскохозяйственных наук

Ижевск 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

ГЛАВА 1. Обзор литературы............................................................................................8

1.1. Влияние типов растений на урожайность

яровых зерновых культур............................................................................8

1.2. Влияние типов побегов на величину урожайности..............Ю

1.3. Влияние приёмов посева на урожайность зерновых культур......................................................................................................................12

1.3.1. Способ посева....................................................................................12

1.3.2. Глубина посева..................................................................................................14

1.3.3. Нормавысева.......................".............................................17

1.3.4. Взаимовлияние приёмов посева .'...........................................21

1.4. Влияние приёмов посева на темпы развития растений яровых зерновых культур............................................................................22

1.5. Влияние приёмов посева на качество семян............................23

1.6. Заключение..............................................................................................................26

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ..........................................................................................28

ГЛАВА 2. Место и условия проведения исследований..............................28

2.1. Место закладки опыта....................................................................................28

2.2. Почвенные условия............................................................................................28

2.3. Климатические условия..................................................................................29

2.4. Условия вегетации в годы исследований......................................31

2.5. Влияние условий вегетации на рост и развитие растений яровой пшеницы Иргина......................................................33

ГЛАВА 3. Методика исследований............................................................................34

3.1. План и схема закладки опыта....................................................................34

3.2. Урожайные свойства семян яровой пшеницы Иргина .. 38

3.3. Технология выращивания в опыте............................39

ГЛАВА 4. Морфологические особенности формирования структуры растений в агрофитоценозах яровой пшеницы Иргина............................................... 40

4.1. Изменение структуры растений яровой пшеницы при разных уровнях урожайности посевов.................... 40

4.2. Роль типов растений по продуктивному стеблестою в посевах яровой пшеницы........................................ 55

4.3. Роль главных и боковых побегов в формировании продуктивности растений яровой пшеницы Иргина .... 65

ГЛАВА 5. Возможность регулирования структуры растений

яровой пшеницы Иргина с помощью приёмов посева 75

ГЛАВА 6. Энергетическая эффективность приёмов посева

яровой пшеницы Иргина...................................... 94

ГЛАВА 7. Экономическая эффективность приёмов посева

яровой пшеницы Иргина...................................... 97

ГЛАВА 8. Моделирование влияния приёмов посева на

урожайность яровой пшеницы Иргина..................... 100

ГЛАВА 9. Влияние приёмов посева на посевные качества,

урожайные свойства и выравненность семян яровой пшеницы Иргина......................................................

ГЛАВА 10. Алробация полученных результатов........................ 113

ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................... 114

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ........................................... 116

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.......................... 117

ПРИЛОЖЕНИЯ

136

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Изучение особенностей биологии и требований сельскохозяйственных растений к условиям произрастания является основной задачей растениеводства. Одним из объектов исследования этой области науки являются яровые зерновые культуры и, в частности, яровая пшеница, которая всё шире начинает возделываться в Предуралье. Так как её зерно, идущее на продовольственные и кормовые цели, имеет более высокую цену закупки и повышенный спрос по сравнению с другими зерновыми. Кроме этого, в связи со сложным положением в сельскохозяйственном производстве, многие сельскохозяйственные товаропроизводители сами начинают вести переработку зерна пшеницы, чтобы из собственного зерна иметь возможность обеспечить население мукой для выпечки хлебобулочных изделий.

Однако в условиях Предуралья много лет не удавалось получать качественное зерно, из которого можно без добавления улучшителей выпекать хлеб. Эту проблему удалось решить с внедрением новых сортов, отличающихся высоким качеством зерна, отнесенных к группе «ценные по качеству» (Государственный ..., 1995). Одним из таких сортов является сорт яровой пшеницы Иргина.

В Предуралье, кроме повышения качества продовольственного зерна пшеницы, в первую очередь, необходимо увеличить его производство. Эту проблему можно решить только путём повышения урожайности, которая сейчас довольно низка. Так, в среднем за 17 лет (1981-1997 гг.) урожайность яровой пшеницы в Удмуртии составила 1,67 т/га (Ленточкин A.M., Сутыгина А.И., 1997). При этом новые сорта являются более скороспелыми, характеризующимися, как правило, меньшей урожайностью, чем возделы-вавшиеся до сих пор более позднеспелые, что ещё сильнее усугубит пробле-муГПоэтому в Предуралье очень важно выявить приёмы, способствующие повышению урожайности новых сортов яровой пшеницы.

Решение этой проблемы невозможно без комплексного изучения особенностей образования органов растения и их роли в формировании урожайности в условиях Предуралья.

Известно, что основополагающими показателями структуры урожайности являются густота продуктивного стеблестоя и масса зерна с колоса, находящиеся в конкурентных отношениях друг с другом. Так, в загущенных посевах масса зерна в соцветии снижается, а в разреженных, наоборот, по- ' вышается. Выяснив оптимальные показатели густоты стеблестоя и массы зерна с соцветия, можно повысить урожайность яровой пшеницы.

Но не всё так просто. Сложность заключается в том, что эти основные показатели, в свою очередь, образуются из целого комплекса других элементов структуры урожайности, и каждый из них вносит свой вклад в их изменение. Поэтому необходимо отыскать те элементы структуры, которые наиболее сильно влияют на урожайность яровой пшеницы, и тем самым найти точки роста урожайности и лимитирующие её факторы. Выявив ограничивающие элементы структуры урожайности, с помощью технологических приёмов посева можно попытаться повлиять на них. В первую очередь, на структуру растений в посевах влияют приёмы посева - способ и глубина посева, а также норма высева.

Изучение морфологических особенностей яровой пшеницы и влияния приёмов посева на её рост и развитие позволяет построить модели, которые будут использоваться в прикладных и научных целях. На их основе можно проводить моделирование новых технологических приёмов с целью их предварительной экспертизы без закладки соответствующих полевых опытов.

Большое влияние на урожайность пшеницы оказывает качество посевного материала. Известно, что приёмы посева оказывают значительное влияние на рост и развитие растений пшеницы, что не может не отразиться на формировании качественных семян.

Цель и задачи исследований. Цель - выявить оптимальную в Предура-лье структуру растений в посевах яровой пшеницы Иргина.

Для реализации этой цели потребуется решить следующие задачи:

1. Установить оптимальную структуру растений в посевах яровой пшеницы.

2. На основе полученных результатов рассчитать и установить закономерности влияния продуктивного стеблестоя и массы зерна с колоса на урожайность зёрна при разных уровнях урожайности.

3. Выявить отзывчивость современного сорта яровой пшеницы Иргина на условия различных агрофитоценозов, создаваемых приёмами посева.

4. Выявить возможность формирования многостебельных растений при различных приемах посева семян пшеницы.

5. Определить возможность приёмов посева оказывать влияние на структуру растения и структуру урожайности, на посевные качества и урожайные свойства семян.

Решение этих задач позволит разработать теоретические основы получения оптимальной структуры растений в посевах яровой пшеницы Иргина для разных уровней урожайности, рекомендовать производству оптимальную структуру её растений в товарных и семенных посевах, дать комплексную оценку технологическим приёмам посева по их урожайности, посевным качествам и урожайным свойствам получаемых семян.

Научная новизна. В Предуралье нам не известны исследования по определению оптимальной структуры растений в посевах яровой пшеницы для разных уровней урожайности товарных и семенных посевов. Нами дана комплексная оценка приёмов посева по степени их влияния на урожайность, посевные качества и урожайные свойства полученных семян яровой пшеницы. На основе статистически обработанных экспериментальных данных построена нелинейная модель влияния приёмов посева семян на урожайность яровой пшеницы.

Практическая значимость. Выявлены особенности развития растений в посевах яровой пшеницы Иргина и влияние приёмов посева на урожайность, посевные качества и урожайные свойства семян, позволяющие дать

рекомендации производству по совершенствованию технологии возделывания яровой пшеницы на продовольственные, фуражные и семенные цели. Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- структура растений в различных агрофитоценозах яровой пшеницы;

- приёмы посева семян яровой пшеницы Иргина (способ, глубина посева и норма высева);

- посевные качества, урожайные свойства и выравненность семян яровой пшеницы Иргина;

- энергетическое и экономическое обоснование полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-практических конференциях Ижевской (1997-1999 гг.) и Пермской (1998 г.) государственных сельскохозяйственных академий. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.

Производственная проверка и внедрение результатов исследований проведены в СХПК «Колос» Вавожского района (310 га) и СХПК «Нечкинский» Сарапульского района (100 га) Удмуртской Республики. Средний экономический эффект составил 5*»6 р./га.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ■1.1. Влияние типов растений на урожайность яровых зерновых культур

Урожайность зерновых культур можно повысить путём выращивания более продуктивных растений. Так, у , злаков в связи с метамерностью органов и периодичностью их формирования резко выражена ярусная онтогенетическая изменчивость морфологических признаков и свойств (Куперман Ф.М., Ржанова Ё.И., 1963). Известно, что в зависимости от условий прохождения второго этапа онтогенеза у однолетних злаков в пределах даже одного сорта может сильно варьировать габитус куста - от односте-бельных до многостебельных (Куперман Ф.М., 1984).

Согласно классификации Н.А.Ламана и др., (1987), разнообразие жиз- -ненных форм хлебных злаков в посевах представлено четырьмя основными типами:

I тип - из зерновки формируется одностебельное растение, дающее колос, развивается только зародышевая корневая система. Это наблюдается при повышенных нормах высева и глубокой заделке семян.

II тип - из зерновки развивается куст хлебного злака, включающий и боковые побеги различных порядков кущения. При этом узловая корневая система развита слабо или не развивается, зародышевая не обеспечивает нормального развития всех побегов, часть из них сбрасывается. Такое развитие ■ происходит при глубокой заделке семян и недостаточной влагообеспеченно-сти.

III тип - из зерновки формируется куст, включающий синхронно развивающийся главный и боковые побеги, у которых имеется узловая корневая система. Продуктивность колоса боковых побегов существенно не отличается от колоса главного побега. Обеспечивается максимальная продуктивность и устойчивость к полеганию. Это наблюдается на выровненных посевах, где обеспечены условия для образования придаточной корневой системы.

IV тип - из зерновки формируется куст, включающий главный и различные по продуктивности и возрасту боковые побеги. Это происходит в разреженных посевах при наличии благоприятных условий для кущения, и образования узловых корней. Период созревания сильно растянут, а значительная часть урожая представлена зерном низкого хозяйственного и посевного качества. Аналогичного мнения придерживается и К.А.Касаева (1991).

Биологический потенциал зерновых культур, будет реализован, если при наибольшем урожае с единицы площади растения смогут сформировать в посеве куст в котором развивающиеся главный и боковые побеги образуют равноценные колосья, имеющие максимальные значения таких показателей как количество зёрен в колосе и масса одной зерновки.

Было установлено, что от менее продуктивного к более продуктивному сорту ячменя доля одно- й двухстебельных растений снижалась, а доля трёх-, четырёх-, и пятистебельных увеличивалась (Морфофизиологические..., 1980). С другой стороны, продуктивность посевов ярового ячменя в значительной степени связана с формированием в агрофитоценозе растений с двумя и более продуктивными стеблями (Синякова Л.А., 1987). Отмечено, что жизнеспособность растения повышается с каждым боковым побегом, сформировавшемся в результате кущения (Морфофизиологические..., 1980).

Известно, что по мере увеличения нормы высева доля одностебель-ных растений увеличивается, а многостебельных уменьшается (Христюк И.И., 1985; Булуй И.И., 1990). Если при норме высева ячменя 3,5 млн. всхожих семян на гектар доля одностебельных растений составила-51 %, то при 7,0 млн.- 72,1 % (Булуй И.И, 1990).

С увеличением числа стеблей индивидуальная продуктивность растений возрастает за счёт повышения озернённости. Обычно средняя продуктивность одного колоса у многостебельных растений немного выше, чем у одностебельных, средняя озернённость колоса пшеницы возрастала на 0,2-5,8 зёрен (Морфофизиологические..., 1980). Хотя по данным И.И.Булуя (1990), выявлена тенденция к снижению продуктивности колоса в растении ячменя с

увеличением продуктивной кустистости, от одного до четырёх, а по данным С.А.Муравьёва (1975) посевы пшеницы лучше формировать из растений с одним продуктивным стеблем.

Путём усиления продуктивной кустистости растений представляется возможным увеличить продуктивность агрофитоценоза ячменя. По мере увеличения степени кустистости масса 1 ООО зёрен обычно повышается (Морфофизиологические..., 1980).

Мнения разных авторов по данному вопросу неоднозначны и очень противоречивы. Это можно оправдать тем, что растение представляет собой сложную саморегулирующуюся систему, которая очень чутко реагирует на изменение внешних условий, в результате чего довольно сложно получить сходные результаты.

Поэтому необходимо способствовать формированию более мощного, хорошо раскустившегося растения, но не за счёт уменьшения густоты стояния растений (снижение нормы высева).

V

1.2. Влияние типа побегов на величину урожайности

Установлено, что урожай интенсивных сортов пшеницы формируется в основном за счёт главных стеблей (Формирование..., 1980; ВедровН.Г. и др., 1993).

Одна из основных причин более высокой продуктивности колоса главного стебля в сравнении с остальными продуктивными побегами заключается в следующем: сильные, но непродуктивные стебли передают свои ассими-лянты главному стеблю и другим более развитым побегам. Этим объясняется тот факт, что участие главного стебля в создании урожая больше, чем его доля в посеве (Формирование..., 1980). Хотя некоторые и утверждают, что формирование в растении непродуктивных стеблей - это лишь трата ресурсов (Jones H.G. and Kirby E.J.M., 1977). Кроме того, главный побег закладывается намного раньше боковых и имеет перед ними большое преимущество. Так,

апикальная меристема главного побега возникают ещё на материнском растении, а боковые апикальные меристемы возникают лишь в процессе формирования метамеров в зародышевой почке (Морозова З.И., 1986). При этом, чем больше побегов в кусте, тем мощнее главный побег (Кумаков В.А., 1980). Подробный анализ продуктивности колосьев отдельных стеблей на растении показал наличие наибольшего количества колосков на главном стебле, у боковых же стеблей оно немного снижается (Формирование..., 1980). Различия в массе 1000 зёрен несущественны, однако отмечено более резкое снижение массы 1000 зё;рен у побегов 3-4 порядков, аналогичные закономерности по выравненности-зерна (Формирование..., 1980), поэтому нежелательно образование вторичного и последующих порядков (Ламан H.A., 1986). В конечном итоге, по всем показателям продуктивности колоса заметна тенденция к их снижению у заложенных в более