Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Обоснование сроков и способов уборки озимого ячменя в приазовской зоне Ростовской области

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Обоснование сроков и способов уборки озимого ячменя в приазовской зоне Ростовской области"

На правах рукописи

Чепец Елена Сергеевна

ОБОСНОВАНИЕ СРОКОВ И СПОСОБОВ УБОРКИ ОЗИМОГО ЯЧМЕНЯ В ПРИАЗОВСКОЙ ЗОНЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 06.01.01 Общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

пос. Персиановский 2012

005042643

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Донской государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Зеленская Галина Михайловна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор кафедры селекции и сельскохозяйственных культур Черноморской государственной женерной академии Ерешко Александр Сергеевич

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции Донского госагроуниверситета Пойда Валерий Борисович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур им. И.Г. Калиненко» Россельхозакадемии.

Защита диссертации состоится 18 мая 2012 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.028.02 при Донском государственном аграрном университете по адресу: 346493, РФ, Ростовская область, Октябрьский (с) район, пос. Персиановский, тел., факс (86360)-3-61-50, автореферат размещен на официальном сайте ВАК Министерства образования и науки РФ: http://vak.ed.gov.ru/ и сайте Донского госагроуниверситета:

http://www.dongau.ru/

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан и.Щ-> апреля 2012 г.

генетики Азово-агроин-

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат с.-х. наук, доцент

Громаков А.А.

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В решении проблемы производства продовольственного и кормового зерна на Дону ведущее место принадлежит ячменю, площади посева которого в последние годы снизились почти в 2 раза, а урожайность стабилизировалась на уровне 1,4-1,6 т/га, что не соответствует возможностям региона. Основная причина этого - недостаточная разработка основных элементов технологии возделывания и использование только яровых сортов двурядного ячменя, обладающих меньшим потенциалом урожайности. Внедрение в полевую практику скороспелых и достаточно зимостойких сортов озимого ячменя позволит существенно увеличить его валовые сборы, т.к. рост урожайности многорядных ячменей происходит как за счет усиления продуктивной кустистости, так и большей массы зерна с колоса.

Высокий потенциал озимого ячменя можно реализовать, сократив уборочные потери выращенного урожая, величина которых составляет 15-20%, а в неблагоприятные годы до 30% и более. Большое значение в решении этого вопроса имеет обоснование сроков, способов и продолжительности уборки на основании биохимической и энергетической оценки созревающего зерна, биохимических законов зернообразования, которые тесно связаны с поступлением пластических веществ и воды в зерно, а значит с фазой развития и спелости зерна. К настоящему времени в регионе нет единого мнения по отмеченным вопросам, поэтому изучение особенностей зернообразования озимого ячменя является актуальным в научном отношении, а совершенствование на этой основе технологии уборки культуры имеет большое практическое значение.

Цель и задачи исследований. Целью исследований стало изучение, научное обоснование и определение оптимальных сроков скашивания при двухфазной уборке и продолжительности однофазной уборки современных сортов озимого ячменя для сокращения потерь и получения зерна с наиболее высоким качеством.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- изучить рост, развитие и динамику колошения озимого ячменя;

- выявить общие закономерности и особенности зернообразования;

- определить зависимость между влажностью и сухой массой зерна от момента наступления студенисто-жидкого состояния до полной его спелости;

- установить влияние сроков и способов уборки на урожайность и качество зерна озимого ячменя;

-провести экономическую и биоэнергетическую оценку сроков, способов и продолжительности уборки.

Научная новизна исследований. Впервые в Ростовской области установлены общие закономерности и биологические особенности зернообразования озимого ячменя, установлены связи между основными показателями этого процесса, определен биохимический состав и энергетическая ценность зерна в отдельные периоды созревания, обоснованы сроки и способы уборки, их влияние на физические свойства, посевные качества и питательную ценность зерна.

Практическая значимость. В результате проведенных исследований установлен порог накопления пластических веществ в зерновке, выявлен биохимический и энергетический уровень зерна, определены сроки и способы уборкии их влияние на физические, посевные, кормовые свойства. Дана экономическая и биоэнергетическая оценка, которая позволяет конкретизировать рекомендации по срокам и способам уборки с учетом погодных условий, сократить затраты труда, средств и энергии, при этом повысить продуктивность озимого ячменя на 6-17%.

Апробация и реализация результатов исследований. Исследования проводились в соответствии с планом научно-исследовательских работ Донского государственного аграрного университета, государственный регистрационный номер 01.2.00106095.

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях Донского государственного аграрного университета в 2003-2006 гг., Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград, 2003-2004 гг.), Горского государственного аграрного университета (г. Владикавказ, 2003 г.).

Производственная проверка и внедрение разработок проведены в ООО «Радуга» Матвеево - Курганского района и в ООО «Виктория» Октябрьского района Ростовской области, о чем свидетельствуют акты внедрения.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 1в издании, определенных ВАК Минобразования и науки РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 186 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, списка литературы и приложений. Работа содержит 13 рисунков и 25 таблиц. Библиографический список включает 162 источника, в т.ч. 15 - иностранных авторов.

2 МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 2002-2004 годах на полях Донского сортоиспытательного учебного центра ДонГАУ, расположенного в приазовской зоне Ростовской области. Почва участка - чернозем обыкновенный среднемощный, с мощностью гумусового слоя А+В=100 см, характеризующийся следующими агрохимическими показателями: рН водной вытяжки 7,1-7,4, содержание гумуса 3,6-3,8%, подвижного фосфора (по Мачигину) 1,8-2,4 мг, обменного калия (по Масловой) 25,3-33,8 мг на 100 г почвы.

Климат приазовской зоны Ростовской области носит континентальный характер при среднемноголетнем количестве осадков 469 мм. В теплое время года выпадает в среднем две трети годовых осадков, но они, как правило, носят кратковременный ливневый характер. За период активной вегетации сумма температур составляет 3400-3600°С, среднегодовая температура воздуха равна 8,7-9,5°С. Гидротермический коэффициент - 0,7-0,8.

Погодные условия складывались благоприятно для роста озимого ячменя, за исключением 2002-2003 сельскохозяйственного года, когда уровень урожайности был ниже в 2,0-2,5 раза из-за неблагоприятной перезимовки растений.

Объектом исследований были сорта озимого ячменя Ларец, Ростовский 55 и Добрыня 3. Технология выращивания в полевых опытах общепринятая, в соответствии с «Системой ведения агропромышленного производства Ростовской области (на период 2001-2005 гг.)». Предшественник - кукуруза на силос.

Схема опыта включала 8 вариантов, на трех из которых проводили двухфазную уборку, а на пяти - однофазную. Раздельно убирали посевы, достигшие начала, середины и конца восковой спелости (влажность зерна соответственно равна 40-36%; 31-35% и 30-21%). Валки при каждом сроке раздельной уборки подбирали через 3-5 дней после скашивания. Однофазно убирали посевы, достигшие полной спелости (влажность зерна ниже 20%) и перестоявшие на корню 5, 10, 15 и 20 дней. В качестве контроля взят рекомендуемый в зоне срок уборки - середина восковой спелости (влажность зерна 31-35%).

Опыты проводили по методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1985). Высоту замеряли на пятидесяти полученных растениях по каждому сорту в трехкратной повторности.

Фазы развития, периоды спелости зерна устанавливали по внешним признакам, консистенции зерна (Г.В. Коренев, 1971) и по влажности зерна в соответствии с ГОСТ 13586.5-85.

Количество сухого вещества в зерне рассчитывали по методике H.H. Кулешова (1951); при энергетической оценке формирующегося зерна использовали данные Г.А. Богданова (1990). Качество зерна и семян определяли: всхожесть и энергия прорастания - ГОСТ Р52325-2005 и ГОСТ 12038-84; масса 1000 зерен - ГОСТ 10842-89; натура - ГОСТ 10840-98; крахмал - ГОСТ 10845-98; сырой жир - ГОСТ 29033-91; сырая зола - ГОСТ 28418-89; сырой протеин - ГОСТ 10846-91; пленчатость - ГОСТ 10843-76; клетчатка -ГОСТ 23637-79.

Урожай убирали комбайном Сампо-500, а валки формировали косилкой Е-200, пересчитывали на 100% чистоту и 14% влажность. Повторность опыта четырехкратная, площадь опытной делянки 100 м2, учетной - 50 м2, размещение - рендомизированное. Полученные результаты обработаны методом дисперсионного, линейного корреляционного и регрессионного анализа (Б .А. Доспехов, 1979).

Экономический анализ результатов исследований проводили на основе технологических карт по прямым затратам и уровню урожайности. Биоэнергетическая эффективность определялась по методике A.B. Удалова, А.П. Авдеенко (2008).

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1 Рост, развитие и динамика колошения озимого ячменя

К концу фазы цветения у хлебов приостанавливается рост стебля в высоту, а значит, задолго до созревания известна высота стеблестоя хлебов, которую учитывают при выборе способа уборки.

Наблюдение за ростом стеблей ячменя были начаты в период появления из влагалища верхнего листа остей. Во время колошения высота стеблей увеличивалась в среднем по сортам на 11,7-24,3%. Растения ячменя достигли окончательной высоты на 6-8 день от начала колошения, что соответствовало фазе формирования зерна (пяточка).

На равномерность созревания зерна оказывает влияние продолжительность колошения. Установлено, что в благоприятные годы период колошения составлял 8 дней. Максимум колосящихся стеблей у сортов

Ларец и Добрыня 3 приходится на 2-5-й, а Ростовского 55 - на 4-6-й день. В указанный срок выколосилось соответственно 73, 76 и 74% стеблей. В годы при яровом типе развития в совокупности со сложными погодными условиями период колошения увеличился до 12 дней. Наиболее интенсивно колосится ячмень в течение 3-7 дней, за это время зарегистрировано 71% стеблей с колосом у ячменя сорта Ларец.

Из трех сортов наиболее интенсивно колосятся Ларец и Добрыня 3, несколько растянутый период имеет Ростовский 55. Интенсивность и период колошения определяются не только погодными условиями, сортовыми особенностями, но и типом развития культуры.

3.2 Образование, налив и созревание зерна

Весь процесс зернообразования исследователи делят на этапы, фазы и периоды развития зерна, которые характеризуются определенным строением зерновки, биохимическими превращениями и уровнем влажности.

Формирование зерна включает в себя фазу пяточки и студенисто -жидкого состояния, который длится 9-12 дней. В этот период создается вместилище для поступления пластических веществ, растут в длину семенная и плодовая оболочки, формируется зародыш зерновки, закладываются колеоптиль, первый листок, точка роста, щиток и последними - первичные корешки. К концу фазы формирования в зерне содержится 25-30% сухого вещества от максимального количества в зрелом зерне. С увеличением содержания сухих веществ в зерновке уменьшается относительное содержание воды. Если в начале фазы формирования на её долю приходилось около 80%, то к концу - 65-70%.

Формирующееся зерно меняет и внешний вид (рис. 1): в начале фазы, благодаря наличию нераспавшихся хлорофилловых зерен, оно имеет темно-зелёный цвет, к окончанию приобретает светло-зелёную окраску с молочным оттенком на спинке, при этом консистенция зерна изменяется от мутноватой жидкости (в начале) до студенисто-водянистой (в конце).

Рис. 1 -

Первый этап зернообразования озимого ячменя - формирование

Периоду налива соответствуют две фазы: молочное (длится 9-11 дней) и тестообразное состояние зерна (3-4 дня), хотя жаркая и сухая погода несколько сокращает, а умеренная и дождливая - увеличивает его продолжительность. На этом этапе увеличиваются размеры зародыша, закладывается ещё 1-2 зародышевых листа, вторая пара зародышевых корней, завершается формирование щитка. Зерновка достигает максимального объема при влажности около 50%, после чего её размеры уже не увеличиваются. Зерно окрашено неравномерно: от светло-зелёного цвета до жёлтого на спинке и темно-зелёного в бороздке. Влажность зерна снижается от 68-64% в начале фазы до 51% к концу (рис. 2).

Рис. 2 - Второй этап зернообразования - налив

В тестообразном состоянии зерно остается крупным, но приток пластических веществ сокращается, влажность его снижается до 42%. Содержимое зерна представлено творожистой массой, при растягивании образует нити или тяжи. На изломе вода не выделяется, эндосперм в центре мучнисто-телесной окраски. Зерновка блестящая, зелёный цвет сохраняется по бороздке и в зоне зародыша, спинка соломенно-жёлтая.

Период созревания зерна включает фазы восковой (8-11 дней) и полной спелости. В начале восковой спелости зерновка крупная, поверхность её блестящая, полностью лишена зелёной окраски. Цветочные пленки плотно срастаются с зерновкой. Эндосперм мучнистый с сероватым оттенком, размеры зерновки уменьшены. Поступление пластических веществ резко падает.

Таким образом, в основу процесса образования, налива и созревания зерна положены два его показателя: влажность и консистенция, которые объективно отражают как морфологические, так и биохимические изменения. Влажность является надежным и устойчивым показателем фазы роста, развития и спелости зерна.

3.3 Накопление сухого вещества и изменение влажности зерна в процессе зернообразования

Наблюдения за развивающимся озимого ячменя сорта Ларец показали, что влажность зерна, начиная с фазы образования пяточки и до полной спелости снижается. Так, у 5-дневных семян ячменя влажность в 2002 г. составляла 80,5%, в 2003 г. - 75,24%, в 2004 г. 80,31%, а у 37-41 - дневных соответственно 17,18; 18,77 и 15,17%. Снижение содержания воды в зерне происходит как за счет физических процессов (резкого уменьшения абсолютного содержания воды), так и по причинам биологического характера. В среднем за годы проведения опытов выявлены общие периоды в развитии озимого ячменя в данных климатических условиях:

1. От пяточки до молочного состояния - 1 этап зернообразования (формирование), который характеризуется ростом зерновки в длину и существенным увеличением ее массы. Так, масса 1000 шестидневных зерен была 9,37 г (с колебаниями по годам от 8,32 до 9,90 г), а масса 9-11 дневных зерен выросла до 36,58 г (с колебаниями по годам от 30,47 до 40,46 г), т.е. за 5-6 дней вегетации масса 1000 зерен озимого ячменя увеличилась в 4,3 раза.

Соотношение воды и сухого вещества на этом этапе зернообразования определяется пропорцией 8:2 или 7:3, т.е. на первых порах содержание воды поддерживается на уровне 75-80%, а к концу этапа влажность составляет 6365% (рис. 3).

Рис. 3- Содержание воды и сухих веществ в зерне озимого ячменя сорта Ларец, среднее за 2002-2004 гг.

2. От молочного состояния до конца тестообразного - период налива зерна. Масса 1000 сырых зерен в этот период достигает максимальной величины - 73,74 г (соответственно по годам 76,96; 69,82 и 76,55 г), содержание воды в зерновке снижается: от 63-67% до 52-54%, а в тестообразном состоянии до 42-50%. Обезвоживание зерна происходит в результате развития его органов. Наиболее резкое увеличение массы сухого вещества в зерне отмечено в период между 11-ми 28-м днями после окончания цветения: за 17 дней вегетации масса 1000 сухих зерен возросла в среднем за годы исследований на 23 г или в 3 раза (с колебаниями по годам от 21,0-22,8 до 24,4 г или 2,7-2,8 - 3,6 раза).

Во время налива абсолютное содержание воды в зерне поддерживается на относительно постоянном уровне (42-45 г в 2002 г.; 34-37 г в 2003 г.; 41-45 г в 2004 г.) в течение 10-12 дней. Это физиологический процесс, при котором соотношение воды и сухого вещества в начале налива (молочное состояние) определяется пропорцией 6:4, а к тестообразному - 5:5.

3. От начала восковой до полной спелости - завершающий этап зернообразования озимого ячменя — созревание, во время которого резко возрастает обезвоживание, и зерновка уменьшается в объеме. В 2002 году за 6 дней созревания масса 1000 сырых зерен уменьшилась в 1,4 раза (на 15,9 г), а содержание воды упало с 23,2 до 7,4 г (на 15,8 г или в 3,3 раза). В 2003 и 2004 гг. период созревания длился 7 и 8 дней, в течение которого масса 1000 сырых зерен снизилась на 17,8 и 15,9 г соответственно, а содержание свободной воды -на 17,5 и 16,1 (или в 3,1 и 3,6 раза).

В зернообразовании сорта озимого ячменя Ростовский 55 выделяют три периода, которые характеризуются определенным строением, биохимическими превращениями, уровнем содержания питательных веществ и влажности зерна.

3.4 Особенности зернообразования озимого ячменя

Точное знание темпов прироста сухой массы необходимо для определения сроков уборки, особенно раздельным способом. Увеличение сухой массы зерна озимого ячменя Ларец продолжалось до середины-конца восковой спелости, в зависимости от сложившихся погодных условий года.

В 2002 году при среднесуточных температурах воздуха +24-25°С и относительной влажности воздуха в пределах 20-58% прирост массы сухих веществ зерна прекратился при достижении влажности 31-34% (середина восковой спелости). В дальнейшем до конца восковой и во время полной" спелости (при влажности зерна 17-30%) масса сухих веществ оставалась на

постоянном уровне (34,30 - 34,28 г), то есть наступил нулевой баланс двух взаимно противоположных процессов - притока пластических веществ в зерновку и расхода их на развитие зародыша и дыхание зерна (табл. 1).

Таблица 1 - Динамика массы 1000 зерен в период созревания, сорт Ларец

Фазы созревания зерна Дней от цветения Влажность зерна, % Абсолютно сухая масса 1000 зерен, г

2002 г. 2003 г. 2004 г.

Восковая спелость: начало 31-33 37,72 34,26 35,34 34,30

середина 33-35 32,12 34,32 35,38 34,56

конец 35-37 24,36 34,30 35,28 34,58

Полная спелость 37-39 17,34 34,28 35,22 34,50

Перестой на корню: 5дней 42-44 10,30 34,20 34,08 33,38

10 дней 47-49 8,93 34,06 33,78 32,72

15 дней 52-54 9,27 33,20 32,66 31,96

20 дней 57-59 11,30 32,62 31,22 31,56

В 2003 г. сложились более благоприятные погодные условия на завершающем этапе созревания зерна, которые позволили растениям к середине восковой спелости сформировать максимальную абсолютно-сухую массу зерна - 35,38 г.

В 2004 г. приток пластических веществ в зерно озимого ячменя сорта Ларец прекратился в конце восковой спелости при влажности зерна 25,53%. Дальнейшее снижение абсолютно сухой массы 1000 зёрен на 2,94 г (8,5%) связано с повторным увлажнением зерна ячменя на корню во время перестоя.

Регрессия между признаками - влажность, масса зерна и сроки зернообразования - носит разные направления. Так, регрессия между влажностью и датой налива зерна в среднем за 2002-2004 гг. описывается обратной (отрицательной) зависимостью (рис. 4):

У = 88,53- 1,60 х; г = 0,96 ± 0,17,

а регрессия сухой массы зерна указывает на положительную или прямую зависимость признаков (рис.5):

У = 3,68+ 1,02 х; г = 0,90 ± 0,26.

дниотцветения дал 01 ЦБегенач

Рис. 4 - Регрессия между влажностью Рис. 5 - Регрессия между массой

зерна и продолжительностью периода зерна и продолжительностью

зернообразования периода зернообразования

сорта Ларец сорта Ларец

Процесс зернообразования озимого ячменя сорта Ростовский 55 идет аналогично сорту Ларец: прирост сухой массы зерна прекращается при достижении влажности 31,5-34,2%, затем наступал период постоянной массы зерна (конец восковой - полная спелость) и после физиологического отчленения зерновки от материнского растения нарастает убыль сухой массы зерна.

Изучение динамики натуры сырого зерна показало, что она имеет два пика — фаза тестообразного состояния (574; 570 и 571 г/л) и конец восковой — полная спелость (565; 564 и 560 г/л). В первом случае существенное влияние на натуру оказывало состояние оболочек зерна, характер их поверхности и величина воздушных пустот между оболочками и ядром семени.

Натура сухого зерна во все годы исследований колебалась по фазам его развития в соответствии с динамикой сухого вещества в зерне. Наименее спелое зерно, убранное в ранние фазы (молочное, тестообразное состояние) с высокой влажностью, при подсушивании становится щуплым, с пониженной массой и плотность укладки его в пурку и, соответственно, натура получается низкая (318-463 г/л). По мере созревания (восковая, полная спелость) зерно становится более выполненным, скважность его понижается, а натура повышается и достигает максимума в полной спелости 562- 570 г/л.

Таким образом, особенностью зернообразования озимого ячменя является продолжение накопления пластических веществ во второй половине восковой спелости при снижении содержания влаги до 30-34%. В связи с этим,

наблюдается большой разрыв (8-12 дней) в достижении максимальной массы 1000 сырых и сухих зерен. К этому же сроку формируется оптимальное значение натуры зерна.

3.5 Биохимический состав зерна разной спелости

При обосновании сроков и способов уборки важное значение имеет изучение как биохимического состава, так и содержания в зерне энергии в разные периоды зернообразования.

В фазу студенисто-жидкого состояния содержание клетчатки и зольных веществ в зерне максимальное - 7,85% и 4,67% соответственно. По мере формирования конституционных элементов семени их содержание уменьшается и к началу восковой спелости достигает величины 4,73 и 3,05%, т.е. за время прохождения фазы студенисто жидкое - тестообразное состояние доля клетчатки в зерне уменьшалась на 39,7%, а золы на 34,7% (табл. 5).

Таблица 5 - Химический состав зерна озимого ячменя разной спелости, сорт Ларец, среднее за 2002-2004 гг.

Фазы развития зерна Сырая зола Сырой жир Сырая клетчатка Сырой протеин Крахмал

% абсолсу хое вещ-во в 1000 зернах г % абсол сухое вещ-во в 1000 зернах г % абсол сухое вещ-во в 1000 зернах г % абсол. сухое вещ-во в 1000 зернах, г % абсол. сухое вещ-во в 1000 зернах, г

Студенисто жидкое состояние 1,81 0,06 4,67 0,20 7,85 0,35 9,95 0,42 17,04 0,72

Молочное состояние 2,04 0,45 3,63 0,81 5,56 1,31 11,70 2,59 40,03 4,65

Тестообразн. состояние 2,16 0,78 3,16 1,10 4,86 1,65 12,49 4,17 53,98 17,98

Восковая спелость: начало 2,25 0,90 3,05 1,11 4,73 1,68 12,56 4,35 57,29 19,84

середина 2,25 0,90 3,04 1,11 4,67 1,71 12,98 4,55 57,85 20,19

конец 2,25 0,89 3,05 1,10 4,59 1,67 13,14 4,56 57,82 20,17

Полная спелость 2,25 0,89 3,04 1,09 4,53 1,59 12,96 4,44 57,71 20,02

Минимальный уровень клетчатки и золы в абсолютных величинах приходится на фазы студенисто - жидкое и молочное состояние: в 1000 зернах

содержится соответственно 0,35-1,31 г сырой клетчатки и 0,20 - 0,81 г сырой золы. Начиная с фазы тестообразного состояния и до середины восковой спелости устанавливается период максимального содержания этих веществ в зерне (массовая доля золы колеблется в пределах 1,10-1,11 г, а клетчатки - 1,681,71 г в 1000 зернах). На завершающем этапе созревания (конец восковой -полная спелость) содержание зольных веществ и клетчатки снижается на 0,010,02 и 0,04-0,12% соответственно.

Интенсивное накопление сырого жира, как в абсолютных (0,06-0,90 г в 1000 зернах), так и в относительных (1,81-2,25%) значениях нарастает до начала восковой спелости, затем показатели стабилизируются на одном уровне до полной спелости.

Процесс накопления крахмала начинается через 7-8 дней после оплодотворения и к фазе студенисто-жидкого состояния в эндосперме его содержится уже 17,04% (с колебаниями по годам 16,74; 18,11 и 16,57%) и 0,72 г (соответственно 0,72; 0,99 и 0,62 г) в 1000 зернах. В период налива углеводный обмен направлен на быстрое превращение Сахаров в полисахариды и к моменту наступления тестообразного состояния в зерне накапливается 91,2-94,5% крахмала от максимального значения. Созревание зерна сопровождается медленным накоплением крахмала до середины восковой спелости, при этом за время прохождения фазы содержание крахмала увеличилось всего на 0,35 г в 1000 зернах. В дальнейшем к моменту наступления полной спелости, независимо от погодных условий года, отмечалось падение как относительного, так и абсолютного содержания крахмала в зерне.

Накопление белков в зерне озимого ячменя начинается почти одновременно с отложением в запас углеводов и к фазе студенисто-жидкого состояния относительное и абсолютное их содержание в зерне минимальное -9,95% и 0,42 г в 1000 зернах (с колебаниями по годам в пределах 9,56-10,16% и 0,34-0,53 г соответственно). К тестообразному состоянию относительное содержание протеина увеличивалось на 2,54%, а абсолютное - возрастало в 10 раз, причем в засушливые годы, когда среднесуточные температуры воздуха периода налива были в пределах 22,4°С (2002 г.) - 20,5°С (2004 г.), содержание азотистых веществ в зерне повышалось по круто восходящей кривой. При сравнительно благоприятных условиях содержание азотистых веществ повышалось не столь стремительно. Относительное содержание протеина или стабилизируется, или, с увеличением дней перестоя, снижается в большей или меньшей степени, в зависимости от сложившихся погодных условий. В наших опытах поступление азотистых веществ в зерновку продолжалось до конца восковой спелости.

Накопление питательных веществ в зерне сорта озимого ячменя Ростовский 55 идет аналогично сорту Ларец.

3.6 Энергетическая оценка зерна разной спелости

Комплексная оценка зерна может быть дана лишь при наличии полной характеристики его протеиновой, минеральной, а также энергетической ценности, которая вычисляется на основании данных химического анализа по содержанию питательных веществ. Энергетическая ценность зерна изменялась в соответствии с его химическим составом (табл. 6).

Таблица 6 - Энергетическая ценность зерна озимого ячменя разной спелости, сорта Ларец, среднее за 2002-2004 гг.

Фазы развития зерна Содержание энергии в кг сухого вещества зерна

Крахмал Протеин Жир Зола Клетчатка Всего

кДж % кДж % кДж % КДж % кДж % кДж %

Студенисто жидкое состояние 2993 34,9 2395 27,9 569 6,6 954 ИД 1670 19,5 8581 100

Молочное состояние 7019 57,0 2678 21,8 772 6,3 702 5,7 1135 9,2 12306 100

Тестообразное состояние 9425 62,8 2998 20,0 931 6,2 662 4,4 992 6,6 15008 100

Восковая спелость: начало 10006 63,9 3008 19,2 1034 6,6 644 4,1 972 6,2 15664 100

середина 10066 63.6 3111 19,7 1022 6,5 644 4,1 972 6,1 15815 100

конец 10106 63.8 3133 19,8 1014 6,4 634 4,0 960 6,0 15847 100

Полная спелость 10080 64,0 3006 19,5 1062 6,7 630 4,0 906 5,8 15744 100

Наименее энергоемким было недозревшее зерно: в студенисто - жидком состоянии накапливалось 8581 кДж/кг (или 54% от максимума), в молочном состоянии - 12306 кДж/кг (или 78%) общей энергии и соответственно 55519214 кДж/кг (или 44-78%) переваримой энергии. В последующем, к тестообразному состоянию - началу восковой спелости зерно увеличивает энергоемкость. Наибольшее количество энергии содержало зерно в середине, конце восковой и полной спелости. Общая энергия колебалась в пределах 15744 - 15847 кДж/кг, а переваримая -12319 - 12491 кДж/кг.

Основными компонентами, определяющими энергетическую ценность зерна, являются крахмал и протеин, их вклад в энергетический баланс меняется

по фазам зернообразования. На ранних этапах развития зерно практически в равной степени обеспечено как протеином, так и крахмалом: 34,9% общей и 47,5% переваримой энергии содержится в виде азотистых веществ, 27,9% и 36,2% - за счет углеводов. Кроме того, в зерне много других компонентов -золы, клетчатки, жира, которые в общем энергетическом запасе занимают значительную долю - соответственно 37,2% и 16,3% от общей и переваримой энергии.

По мере налива зерна (молочное состояние) вклад протеина в общий энергетический баланс составляет 21,8% общей и 24,4% переваримой энергии, а к фазе тестообразного состояния снижается до 20,0 и 21,7% соответственно. На долю углеводистых веществ в эту фазу приходится 57,0% общей и 67,0% переваримой энергии, а в тестообразном - соответственно 62,8 и 71,3%. При этом вклад других компонентов зерна снижается до 17,2 и 7,0% общей и переваримой энергии.

В дальнейшем (восковая и полная спелость) доля основных компонентов энергетического запаса стабилизируется и 64,0-72,0% общей и переваримой энергии приходится на углеводы, 20,0-22,0% - на протеины и 16,0-6,0% суммарно на другие компоненты зерна.

3.7 Урожайность зерна в зависимости от сроков и способов уборки

В данных исследованиях вопрос о сроках и способах уборки озимого ячменя рассматривался как с теоретической стороны (увязывая их со временем прекращения поступления пластических веществ и формированием лучшего биохимического и максимального энергетического уровня зерна), так и с практической, определяя продолжительность уборки без потерь.

Ранняя уборка озимого ячменя в начале восковой спелости раздельным способом при влажности 40-36% приводит к недобору зерна в среднем на 1,92,1 ц/га (4,7%-5,2%). По годам исследований отмеченная закономерность сохранялась, но размеры потерь колебались. В годы с неустойчивым характером погоды, урожайность озимого ячменя снижается существеннее: в 2002 г. потери зерна составили 2,5 ц/га (Ларец) и 2,3 ц/га (Ростовский 55). При средней урожайности зерна на уровне 50,0 ц/га размеры потерь составляли около 5,0%. В 2003 г. средняя урожайность озимого ячменя на вариантах раздельной уборки была не более 20,5-24,1 ц/га, но недобор зерна в пределах 2,1 ц/га (Ларец) привел к увеличению потерь до 9,3%. При благоприятных условиях уборки 2004 г. потери зерна были на уровне 1,1 ц/га у сорта Ларец и 2,0 ц/га Ростовский 55.

Наибольшая урожайность озимого ячменя получена в 2002 году: 46,3-50,7 ц/га у сорта Ларец и 45,2-51,5 ц/га Ростовский 55 (табл. 7,8).

Таблица 7 - Урожайность зерна озимого ячменя сорта Ларец в зависимости от сроков и способов уборки

Варианты опыта 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2002-2004 гг.

ц/га 1 ц/га [ ц/га 1 ц/га 1

Двухфазная уборка, подбор валков через 3-5 дней после скашивания

Начало восковой спелости (влажность зерна 36-40%) 48 Л -2,5 20,5 -2,1 35,7 -1,1 34,8 -1,9

Середина восковой спелости (влажность зерна 31-35%), контроль 50,7 0 22,6 0 36,8 0 36,7 0

Конец восковой спелости (влажность зерна 30-21%) 50,5 -0,2 24,1 +1,5 37,5 +0,7 37,4 +0,7

Однофазная уборка

Полная спелость 50,3 -0,4 24,0 +1,4 37,0 +0,2 37,1 +0,4

Перестой на корню: 5 дней 49,7 -1,0 23,0 +0,4 34,6 -0,4 36,4 -0,3

10 дней 48,9 -1,8 20,2 -2,4 34,1 -2,7 34,4 -2,3

15 дней 47,4 -3,3 18,8 -3,8 32,9 -3,9 33,0 -3,7

20 дней 46,3 -4,4 17,1 -5,5 31,1 -5,7 31,5 -5,2

НСР05 1,52 1,21 1,25

Минимальный сбор зерна (17,1-24,1 ц/га) получен в 2003 году, когда погибшие посевы посевы озимого ячменя были пересеяны сортом Ларец (двуручка). Несмотря на сравнительно удовлетворительные погодные условия вегетационного периода, весенние посевы выросли низкорослыми и многостебельными (3-4 побега-подгона), что сказалось на общем уровне урожайности культуры.

В среднем за годы исследований урожайность озимого ячменя сорта Ларец колебалась в пределах 31,5-37,4 ц/га, а Ростовского 55 - в пределах 39,145,3 ц/га. На лучших вариантах двухфазной уборки скашивание на свал ячменя в середине и конце восковой спелости) и однофазной, проведенной в полную спелость и перестое на корню в течение 5 дней, урожайность была на уровне контроля: 36,4-37,4 ц/га (Ларец) и 43,8-46,1 ц/га (Ростовский 55).

В 2003 г. достоверная прибавка урожая сорта Ларец получена при двухфазной уборке в конце восковой спелости и однофазной в полную спелость -1,5 и 1,4 ц/га (или 6,6 и 6,2 %) соответственно.

Для однофазной уборки важное значение имеет вопрос о продолжительности уборки без потерь. Исследования показали, что урожайность зерна в сухую погоду (2002 г.) не изменяется при перестое на корню до 10 дней, а при жаркой погоде и с периодически выпадающими осадками (2003-2004 гг.) - только 5 дней. В связи с этим потери зерна сорта Ларец в 2002 г. за время 10-дневного перестоя были ниже, чем в другие годы исследований, и составляли 1,8 ц/га (3,6%) против 2,4 и 2,7 ц/га (10,6 и 7,3%) по сравнению с контролем.

Таблица 8 - Урожайность зерна озимого ячменя сорта Ростовский 55 в зависимости от сроков и способов уборки

Варианты опыта 2002 г. 2004 г. 2002-2004 гг.

ц/га 1 ц/га | ц/га |

Двухфазная уборка, подбор валков через 3-5 дней после скашивания

Начало восковой спелости (влажность зерна 36-40%) 48,1 -2,3 36,2 -2,0 42,2 -2,1

Середина восковой спелости (влажность зерна 31-35%), контроль 50,4 0 38,2 0 44,3 0

Конец восковой спелости (влажность зерна 30-21%) 51,0 +0,6 39,5 +1,3 45,3 +1,0

Однофазная уборка

Полная спелость 51,5 +1,1 39,0 +0,8 45,3 +1,0

Перестой на корню: 5 дней 49,7 -0,7 37,8 -0,4 43,8 -0,5

10 дней 48,9 -1,5 36,0 -2,2 42,4 -1,9

15 дней 47,1 -3,3 34,2 -4,0 40,6 -3,6

20 дней 46,2 -4,2 32,0 -6,2 39,1 -5,2

НСР05 1,36 1,08

Потери зерна Ростовский 55 составили соответственно 1,5 ц/га (3,0%) в 2002 г. против 2,2 ц/га (5,8%) в 2004 г. В среднем за годы исследований перестой на корню в течение 10 дней снижал урожайность зерна озимого ячменя сорта Ларец на 2,3 ц/га (4,3%), а сорта Ростовский 55 - на 1,9 и/га (6,3%) к контролю. Перестой на корню в течение 15 дней приводил к снижению урожайности сортов озимого ячменя в среднем за годы исследований на 3,7-3,6 ц/га (10,1-8,1%), а 20-дневный - уже на 5,2 ц/га (11,7-14,2%). Эта закономерность сохранялась и по годам исследований, хотя размеры потерь варьировали: в сухую погоду (2002 г.) они меньше (6,5-8,7%), а в годы с периодически выпадающими осадками (2003,2004 гг.) - больше (16,8-24,3%).

3.8 Качество зерна в зависимости от сроков и способов уборки

Посевные качества. Лабораторная всхожесть на всех вариантах двухфазной и однофазной уборки во все годы исследований соответствовала требованиям ГОСТов для I - III категории репродукционных семян. С увеличением сроков перестоя наблюдается тенденция к ее снижению на 2-3%.

Энергия прорастания оставалась высокой на всех вариантах (92-96%) и изменялась в соответствии со всхожестью: наиболее высокой она была при двухфазной уборке (94-96%). Однофазная уборка снижала энергию прорастания до 93-94%. Перестой зерна на корню 15 и 20 дней снижает этот показатель на 2-3% по сравнению с контролем.

Высокие показатели полевой всхожести (82-84%) отмечены у семян, полученных при двухфазной уборке в конце восковой спелости, а также однофазной уборке в полную спелость. Перестой зерна на корню 15 и 20 дней снижал полевую всхожесть до 80%.

Физические качества зерна. Преждевременное скашивание озимого ячменя (начало восковой спелости) приводит к снижению массы 1000 зерен в среднем за 2002-2004 гг. на 0,21 г (с колебаниями по годам от 0,11 до 0,34 г) в сравнении с контролем. Уменьшение натуры зерна за этот срок составляло 1819 г/л (3,0-3,8%). Свал ячменя в конце восковой спелости способствует увеличению массы 1000 зерен на 0,12-0,19 г по сравнению с контролем. Натура зерна не изменялась (559-562 г/л).

При однофазной уборке масса 1000 зерен сохранялась неизменной в течение 5-7 дней после наступления полной спелости (43,63-43,58 г), затем, в зависимости от погодных условий во время перестоя, масса 1000 зерен снижалась на 1,73-5,07%. Уменьшение натуры за этот срок менее значительное и составляло 18-19 г/л.

Пленчатость по мере созревания зерна снижалась от 12,70% в начале восковой спелости до 11,66% к концу этой фазы. В полную спелость и перестое на корню 5 дней пленчатость минимальная. Увеличение перестоя до 20 дней повышает содержание пленок в зерне озимого ячменя до 11,93%.

Кормовая ценность зерна. Исследования показали, что содержание сырого протеина слабо зависело от сроков и способов уборки (табл. 9).

Таблица 9 - Кормовая ценность зерна озимого ячменя сорта Ларец, среднее за 2002-2004 гг.

Сроки и способы уборки Сырой протеин Сбор кормовых единиц, ц/га

Содержание, % Сбор, кг/га

Двухфазная уборка

Начало восковой спелости 12,29 414 41,1

Середина восковой спелости 12,42 450 42,3

Конец восковой спелости 12,52 462 44,1

Однофазная уборка

Полная спелость 12,57 462 43,8

Перестой на корню: 5 дней 12,53 450 42,9

10 дней 12,45 423 40,6

15 дней 12,37 403 39,0

20 дней 12,27 381 37,2

Наибольшее содержание сырого протеина в зерне ячменя отмечено в неблагоприятном 2003 году. По вариантам опытов эта величина колебалась в пределах 12,94-13,31%, что на 0,67-0,74% больше по сравнению со средними показателями. Максимальное содержание сырого протеина получено при раздельной уборке в конце восковой спелости - 12,52% (с колебаниями по годам 12,06-13,29%), а также при однофазной уборке в фазу полной спелости -12,57% (по годам 12,17-13,31%). Ранняя двухфазная уборка и поздняя однофазная (перестой на корню 15-20 дней) позволяют получать зерно с содержанием сырого протеина в пределах 11,86 - 13,31%. Раздельная уборка в начале восковой спелости и однофазная во время длительного перестоя на корню снижает количество сырого протеина на 0,06-0,21% по сравнению с контролем. На контрольном варианте накопление сырого протеина в зерне было таким же, как и при перестое зерна на корню 10 и 15 дней.

Сроки и способы уборки, определяющие урожайность и качество зерна озимого ячменя, повлияли и на сбор сырого протеина. Ранняя двухфазная уборка и поздняя однофазная (перестой на корню 15 и 20 дней) способствовали получению наименьшего выхода сырого протеина - 414; 403 и 381 кг/га у сорта Ларец и 531; 514 и 485 кг/га у сорта Ростовский 55. Двухфазная уборка в середине восковой спелости (контроль) и однофазная при перестое на корню 5 дней обеспечивали сбор сырого протеина на уровне 450 кг/га (Ларец) и 563568 кг/га (Ростовский 55). Максимальный сбор сырого протеина получен при

двухфазной уборке в конце восковой спелости и однофазной в полную спелость - 462 кг/га (Ларец) и 584-588 кг/га (Ростовский 55).

Наибольший сбор кормовых единиц был получен при двухфазной уборке в середине и конце восковой спелости - 42,3 и 44,1 ц/га у сорта Ларец и 52,353,4 ц/га у сорта Ростовский 55, а также при однофазной уборке в полную спелость и перестое на корню 5 дней 43,8-42,9 ц/га и 53,4-52,1 ц/га соответственно. Ранняя двухфазная уборка, а также однофазная при перестое зерна на корню 10 дней обеспечивают выход кормовых единиц на уровне 49,850,1 ц/га. Дальнейший перестой зерна на корню уменьшает их содержание.

3.9 Экономическая и биоэнергетическая оценка сроков и способов уборки

Лучший вариант - раздельное скашивание в конце восковой спелости обеспечил наименьшую себестоимость зерна - 124,5 руб./ц, наибольшие прибыль - 3248 руб./га и уровень рентабельности - 68,6%. Уборка в середине восковой спелости повышает себестоимость 1 т зерна на 25 руб., снижает прибыль на 162 рубУга и уровень рентабельности на 3,3%. Преждевременная двухфазная уборка (начало восковой спелости) увеличивает себестоимость зерна по сравнению с контролем на 75 руб., при этом уменьшается прибыль на 444 рубУга и рентабельность производства на 9,2% (табл. 10).

Таблица 10 - Экономическая эффективность сроков и способов уборки озимого ячменя сорта Ларец, среднее за 2002-2004 гг.

Показатели Двухфазная уборка Однофазная уборка

НВС* СВС КВС Полная спелость Перестой на корню, дней

5 10 15 20

Урожайность, ц/га 35,0 37,2 38,0 37,7 36,8 35,0 33,5 32,2

Стоимость продукции, рубУга 7350 7812 7980 7917 7728 7350 7035 6762

Затраты, руб./га 4708 4726 4732 4479 4461 4450 4431 4412

Себестоимость зерна, руб./ц 134,5 127,0 124,5 118,8 121,5 127,1 132,6 137,3

Прибыль, руб./га 2642 3086 3248 3438 3267 2900 2604 2350

Рентабельность, % 56,1 65,3 68,6 76,8 73 Д 65,2 58,8 53,3

Коэффициент энергетической эффективности 2,89 3,03 3,08 3,20 3,13 3,00 2,89 2,80

Примечание: *НВС - начало восковой спелости (влажность зерна 40-36%); СВС — середина восковой спелости (влажность зерна 35-31%); КВС - конец восковой спелости (влажность зерна 30-21%).

Однофазная уборка в полную спелость и при перестое хлебной массы на корню 5 дней способствует снижению себестоимости зерна на 5,5-8,2 рубУц

(4,3-6,5%), росту прибыли на 181-352 руб./га (5,9-11,5%) и рентабельности на 7,9-11,5%.

Дальнейший перестой на корню ухудшает экономические показатели. Высокий коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ) получен при однофазной уборке в полную спелость и перестое зерна на корню 5 дней: составил 3,20-3,13, затраты энергии на единицу продукции составили 5,44-5,54 ГДж/т.

Раздельная уборка в середине (контроль) и конце восковой спелости снижает КЭЭ на 3,3-5,6% по сравнению с лучшими вариантами однофазной уборки и повышает энергоемкость продукции на 0,09-0,29 ГДж/т, при этом на 5-6% повышаются совокупные энергетические затраты.

ВЫВОДЫ

1. Озимый ячмень имеет длительный период колошения, продолжительность которого составляет 8-13 дней и определяется сортовыми особенностями и погодными условиями. Окончательная высота стеблестоя ячменя устанавливается на 8-9 день от начала колошения.

2. Процесс зернообразования озимого ячменя делится на этапы, фазы и периоды созревания, которые характеризуются определенными морфологическими изменениями, биохимическими превращениями, уровнем питательных веществ и влажности зерна. Накопление пластических веществ в зерне озимого ячменя заканчивается в середине - конце восковой спелости (влажность зерна 35-25%). Наиболее интенсивно этот процесс протекает на 1624 день после цветения, что соответствует молочному состоянию зерна (влажность 65-51%).

3. Максимальное значение массы 1000 сырых зерен отмечается в тестообразном состоянии (влажность зерна 50-40%), а 1000 сухих зерен - в середине или конце восковой спелости (влажность зерна 35-25%). В связи с этим наблюдается большой разрыв (8-12 дней) в достижении максимального значения массы 1000 сырых и сухих зерен. Натура зерна изменяется в соответствии с динамикой сухого вещества зерна и максимальной величины достигает в фазе полной спелости;

4. Линейная регрессия признаков - масса сухого зерна и дата зернообразования носит положительную взаимосвязь: У=3,68+1,02 х, а

влажность зерна и дата вегетации обратную зависимость: У=88,53-1,60 х. В среднем за годы изучения коэффициент корреляции составил соответственно г = 0,90 ± 0,26 и г = 0,96 ± 0,17.

5. Химический состав зерна изменяется по фазам: в начале зернообразования абсолютное и относительное содержание основных элементов питания минимальное, к концу налива (тестообразное состояние — начало восковой спелости) стабилизируется, достигая 96-98% максимального значения, а заканчивается приток пластических веществ в конце восковой -начале полной спелости зерна. Содержание переваримого крахмала и сырого протеина нарастает до конца восковой спелости. В полной спелости сохраняется 99,4% переваримых веществ зерна.

6. Энергетическая ценность зерна ранних этапов развития определяется в равной степени как азотистыми, так и углеводистыми веществами: на долю крахмала приходится 34,9% общей и 47,9% переваримой энергии, а протеина соответственно 27,9 и 36,2%. По мере созревания зерна (тестообразная -восковая спелость) уровень азотистых веществ в энергетическом балансе снижается до 20-22%, а углеводов повышается до 63-72%. Суммарный вклад других веществ составляет 7,0%переваримой и 17,2% общей энергии;

7. Скашивание ячменя в середине и конце восковой спелости (влажность зерна 35-21%) способствует получению максимальной урожайности при двухфазной уборке. Однофазная уборка, проведенная в оптимальные сроки (в течение 5-7 дней после полной спелости) обеспечивает одинаковый урожай по сравнению с лучшими вариантами двухфазной уборки.

8. При нарушении оптимальных сроков скашивания в валки, как и увеличении дней перестоя зерна на корню до 15-20 дней, приводит к большим потерям. При этом ухудшаются посевные качества и физические свойства семян.

9. Прямое комбайнирование озимого ячменя оказывается экономически более выгодным, чем раздельная уборка (себестоимость 1 ц зерна на 5,0 - 8,2 руб. меньше, а рентабельность и прибыль соответственно на 6,6-4,8% и 224-110 руб./га выше на вариантах однофазной уборки). Срок, в течение которого обеспечивается наибольший экономический эффект, составляет 7-8 дней после достижения зерном полной спелости. Однофазная уборка увеличивает энергетическую эффективность на 3,3-5,6% по сравнению с контролем.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В приазовской зоне Ростовской области предпочтение следует отдавать однофазной уборке озимого ячменя, продолжительность которой не должна превышать 7-8 дней с момента наступления полной спелости.

2. Двухфазную убору следует начинать при влажности зерна 30-25% (конец восковой спелости). Когда преждевременно прерывается налив зерна, скашивание в валки начинать в середине восковой спелости (влажность зерна 31-35%).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Работы, опубликованные в изданиях, определенных ВАК Минобразования и науки РФ:

1. Чепец, Е.С. Образование, налив и созревание зерна озимого ячменя

/ Е.С. Чепец //Зерновое хозяйство России. - №1(19). - 2012. - С. 36-41.

Работы, опубликованные в других изданиях:

2. Чепец, Е.С. Зернообразование озимого ячменя в условиях недостаточного увлажнения / Е.С. Чепец, Т.А. Чепец // Известия высших учебных заведений: Северо-кавказский регион, 2003. - С. 290-294.

3. Чепец, Е.С. Продуктивность разноколосящихся стеблей озимого ячменя

/ Е.С. Чепец, Т.А. Чепец // Новые и редкие растения северного Кавказа: 1-я регион, конф. мол. ученых - г. Владикавказ, 2003. - 4.1. - С. 47-49.

4. Чепец, Е.С. Рост и колошение озимого ячменя / Е.С. Чепец, Г.М. Зеленская, Т.А. Чепец // Технология, селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: межвуз. сборник науч. трудов. - Зерноград, 2004,- С. 46-48.

5. Чепец, Е.С. Зернообразование озимого ячменя / Е.С. Чепец, Г.М. Зеленская //Стратегия развития АПК: технология, переработка, управление: матер, междунар. науч.- практ. конф. ДонГАУ. - пос. Персиановский, 2004. - С. 95-96.

6. Чепец, Е.С. Качество зерна озимого ячменя в зависимости от сроков и способов уборки / Е.С. Чепец, Т.А. Чепец // Состояние и перспективы развития агрономической науки: матер, междунар. науч. - практ. конф. ДонГАУ. - пос. Персиановский, 2007. - С. 180-183.

7. Чепец, Е.С. Эффективность сроков и способов выращивания озимого ячменя / Е.С. Чепец // Через инновации в науке и образовании к экономическому росту АПК: матер, междунар. науч. - практ. конф. ДонГАУ. - пос. Персиановский, 2008. - С. 159-162.

Чепец Елена Сергеевна

ОБОСНОВАНИЕ СРОКОВ И СПОСОБОВ УБОРКИ ОЗИМОГО ЯЧМЕНЯ В ПРИАЗОВСКОЙ ЗОНЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Подписано в печать 12.04.12 Печать оперативная. Объем 1 усл. печ. п. Тираж 100 экз. Заказ № 68 Издательско-полиграфичеекое предприятие ООО "МП Книга", г. Росгов-на-Дону, Таганрогское шоссе, 106

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Чепец, Елена Сергеевна, п. Персиановский

61 12-6/605

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

На правах рукописи

Чепец Елена Сергеевна

ОБОСНОВАНИЕ СРОКОВ И СПОСОБОВ УБОРКИ ОЗИМОГО ЯЧМЕНЯ В ПРИАЗОВСКОЙ ЗОНЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность: 06.01.01 Общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Зеленская Г.М.

п. Персиановский - 2012

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННОГО НАПРАВЛЕНИЯ 7 ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Значение и перспективы развития озимого ячменя 7

1.2 Особенности роста, развития и зернообразования 17

1.3 Урожайность и качество зерна в зависимости от сроков и 31 способов уборки

2. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ 47

2.1 Схема и методика исследований 47

2.2 Почва опытного участка 50

2.3 Погодно-климатические условия в годы проведения опытов 52

3. РОСТ, РАЗВИТИЕ И ДИНАМИКА КОЛОШЕНИЯ 61

4. ОБРАЗОВАНИЕ, НАЛИВ И СОЗРЕВАНИЕ ЗЕРНА 70

4.1 Фазы роста и развития зерна озимого ячменя 70

4.2 Накопление сухого вещества и изменение влажности зерна в 78 процессе зернообразования

4.3 Особенности зернообразования озимого ячменя 89

5. КОРМОВАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗЕРНА РАЗНОЙ 102 СПЕЛОСТИ

5.1 Биохимический состав зерна разной спелости 102

5.2 Питательная и энергетическая оценка зерна разной спелости 111

6. УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА В ЗАВИСИМОСТИ 120 ОТ СРОКОВ И СПОСОБОВ УБОРКИ

6.1 Урожайность зерна 120

6.2 Посевные свойства семян и физические качества зерна 126

6.3 Кормовая ценность зерна озимого ячменя 132

7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 137 СРОКОВ И СПОСОБОВ УБОРКИ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 143

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 145

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 146

ПРИЛОЖЕНИЯ 161

Введение

Актуальность темы. В решении проблемы производства продовольственного и кормового зерна на Дону ведущее место принадлежит ячменю, площади посева которого в последние годы снизились почти в 2 раза, а урожайность стабилизировалась на уровне 1,4-1,6 т/га, что не соответствует возможностям региона. Основная причина этого - недостаточная разработка основных элементов технологии возделывания и использование только яровых сортов двурядного ячменя, обладающих меньшим потенциалом урожайности. Внедрение в полевую практику скороспелых и достаточно зимостойких сортов озимого ячменя позволит существенно увеличить его валовые сборы, т.к. рост урожайности многорядных ячменей происходит как за счет усиления продуктивной кустистости, так и большей массы зерна с колоса.

Высокий потенциал озимого ячменя можно реализовать, сократив уборочные потери выращенного урожая, величина которых составляет 15-20%, а в неблагоприятные годы до 30% и более. Большое значение в решении этого вопроса имеет обоснование сроков, способов и продолжительности уборки на основании биохимической и энергетической оценки созревающего зерна, биохимических законов зернообразования, которые тесно связаны с поступлением пластических веществ и воды в зерно, а значит с фазой развития и спелости зерна. К настоящему времени в регионе нет единого мнения по отмеченным вопросам, поэтому изучение особенностей зернообразования озимого ячменя является актуальным в научном отношении, а совершенствование на этой основе технологии уборки культуры имеет большое практическое значение.

Цель и задачи исследований. Целью исследований стало изучение, научное обоснование и определение оптимальных сроков скашивания при двухфазной уборке и продолжительности однофазной уборки современных

сортов озимого ячменя для сокращения потерь и получения зерна с наиболее высоким качеством.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи: -изучить рост, развитие и динамику колошения озимого ячменя;

- выявить общие закономерности и особенности зернообразования;

- определить зависимость между влажностью и сухой массой зерна от момента наступления студенисто-жидкого состояния до полной его спелости;

-установить влияние сроков и способов уборки на урожайность и качество зерна озимого ячменя;

-провести экономическую и биоэнергетическую оценку сроков, способов и продолжительности уборки.

Научная новизна исследований. Впервые в Ростовской области установлены общие закономерности и биологические особенности зернообразования озимого ячменя, установлены связи между основными показателями этого процесса, определен биохимический состав и энергетическая ценность зерна в отдельные периоды созревания, обоснованы сроки и способы уборки, их влияние на физические свойства, посевные качества и питательную ценность зерна.

Практическая значимость. В результате проведенных исследований установлен порог накопления пластических веществ в зерновке, выявлен биохимический и энергетический уровень зерна, определены сроки и способы уборкии их влияние на физические, посевные, кормовые свойства. Дана экономическая и биоэнергетическая оценка, которая позволяет конкретизировать рекомендации по срокам и способам уборки с учетом погодных условий, сократить затраты труда, средств и энергии, при этом повысить продуктивность озимого ячменя на 6-17%,

Апробация и реализация результатов исследований. Исследования проводились в соответствии с планом научно-исследовательских работ

Донского государственного аграрного университета, государственный регистрационный номер 01.2.00106095.

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях Донского государственного аграрного, университета в 2003-2006 гг., Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград, 2003-2004 гг), Горского государственного аграрного университета (г. Владикавказ, 2003 г.).

Производственная проверка и внедрение разработок проведены в ООО «Радуга» Матвеево - Курганского района и в ООО «Виктория» Октябрьского района Ростовской области, о чем свидетельствуют акты внедрения.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 1в издании, определенных ВАК Минобразования и науки РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 186 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, списка литературы и приложений. Работа содержит 13 рисунков и 25 таблиц. Библиографический список включает 162 источника, в т.ч. 15 - иностранных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Рост, развитие, динамика колошения сортов озимого ячменя;

2. Общие закономерности и биологические особенности зернообразования;

3. Биохимический состав, питательная и энергетическая ценность созревающего зерна озимого ячменя;

4. Влияние сроков и способов уборки на урожайность и качество зерна озимого ячменя;

5. Экономическая эффективность сроков и способов уборки озимого ячменя.

1. Обоснование выбранного направления исследований

1.1 Значение и перспективы развития озимого ячменя

За последнее десятилетие произошли существенные изменения в объеме и структуре мирового производства зерна. Валовое его производство возросло на 15,7% и достигло 2,4 млрд.т. Из этого количества 610 млн.т. (29,1%) приходится на пшеницу, 586 млн.т. (27,9%) - на кукурузу и 157 млн.т. (7,5%) -на ячмень. Наиболее динамично развивается производство кукурузы (рост на 20,8%), зернобобовых (на 4,8%), пшеницы (на 10,7%), риса (на 8,3%) и сорго (на 3,6%). В то же время производство таких культур, как овес, рожь и ячмень

сокращается соответственно на 32,3; 28,3 и 19,3% (А.И. Алтухов,2008).

Россия, имея 3% численности мирового населения, дает 2,6% мирового производства зерна (60-65 млн. т.). В валовом продукте национального продовольственного комплекса зерно составляет 9,5%.

Особенностью зернового рынка страны является деление регионов на вывозящие и ввозящие зерно и продукты его переработки. За последние годы из 74 зернопроизводящих регионов лишь 18% имеют избыточное производство, а 82% регионов испытывают недостаток (С.А. Кравцов, Ю.М. Захаров, 2004).

Абсолютные объемы зерна сконцентрированы в ограниченном числе регионов. Южный федеральный округ дает почти 40% валового производства зерна в России, а лидирующее место на Северном Кавказе принадлежит Краснодарскому (32%) и Ставропольскому (22%) краям, Ростовской (21%) и Волгоградской (16%) областям. Доминирующие зерновые культуры для этих регионов - озимая пшеница и ячмень, занимающие в общем объеме производстве зерна соответственно 60,5 и 25,8 (Л.Н. Анипенко, Е.Г. Филиппов и др., 2005; С.И. Балаева, Х.М. Кучменова, 2007).

Как культура ячмень начал возделываться в XV веке до н.э. и считается наиболее древнейшей зерновой культурой на земном шаре. Он обладает

и в

высокой приспособленностью к разным почвенно-климатическим условиям этом немаловажное значение сыграли его биологические особенности. Среди других зерновых - это засухоустойчивая и солевыносливая культура, что важно при выращивании его на поливе. Отдельные экотипы обладают способностью формировать урожай при ограниченных тепловых ресурсах. К тому же ячмень в географическом расположении считают космополитом: он легко приспосабливается к контрастам климата и разнообразию почв (Трофимовская А.Я., Архангельская K.M., 1954; Трофимовская А .Я., 1972).

Ячмень - культура разностороннего использования и, по данным ФАО, 48% общего производства ячменя идет на промышленную переработку, 36% -на кормовые и 16% - на пищевые цели (В.Г. Рядчиков, 1978).

В Ростовской области 70-85% валового сбора зерна этой культуры используется в животноводстве. Ячменное зерно - это главный источник растительного белка (в среднем до 12%) и углеводов (60-68%), а также липидов (1,7-2,9%), ферментов, витаминов и полифенолов. По питательной ценности зерно ячменя, по сравнению с другими культурами, полноценней по незаменимым аминокислотам, которые в организме не синтезируются или образуются в недостаточном количестве. Особо важное значение в пищевом и кормовом отношении имеют четыре кислоты: лизин, триптофан, лейцин и треонин, доля которых у ячменя несколько выше, чем у пшеницы и кукурузы (A.A. Сокол, 1985; Е.Д. Казаков, В.Л. Кретович, 1989).

Зерно ячменя является сырьем для производства круп, которые по вкусовым достоинствам и перевариваемости уступают лишь гречневой и рисовой. Продукты питания обладают высокой калорийностью, приравниваясь в этом отношении к нежирному мясу, рыбе, творогу и другим продуктам (П.П. Деренжи, 2001).

Большое значение ячмень имеет в пивоваренной промышленности. Поскольку качество исходного сырья определяет эффективность технологических процессов приготовления солода и в значительной степени

пива, то к зерну предъявляются особые требования: оно должно содержать максимальное количество экстрактивных веществ, образующихся в основном из крахмала, и обладать определенными технологическими свойствами — полностью отдавать свой экстракт в процессе приготовления из солода сусла, обеспечивать высокий выход пива из единицы сырья (И.И. Беляков, 1990; Д.Н

Доев, Ц.А. Хекилаев, 2007; Хронюк В.Б., 2009).

Широкое применение нашли мальц-экстракты - вытяжки ячменного солода, извлекаемые водой и богатые углеводами, белками и ферментами. В числе последних имеет значение диастаза, расщепляющая крахмал до образования мальтозы. Солодовые вытяжки используются в текстильной, кожевенной промышленности и главным образом при изготовлении лечебных препаратов и при производстве молочной кислоты (М.В. Лукьянова, А.Я. Трофимова и др., 1990).

Из солода, с повышенным содержанием белков пищевая промышленность выпускает ячменный кофе, оказывающий тонизирующее и общеукрепляющее действие на организм человека. Он полезен пожилым людям и долгожителям, не вызывает побочных, отрицательно влияющих на самочувствие явлений (А.Ф. Синяков, 1999).

Ячмень возделывают также для получения зеленого корма и силоса. Для улучшения качества корма более рационально для этой цели сеять ячмень не в чистом виде, а в смеси с горохом в соотношении 4:1. При этом повышается не только урожайность, но и содержание протеина, кальция, фосфора и других

элементов (Л. Райнер, И. Штанбергер и др., 1980).

Для кормовых целей используют не только зерно, но и отходы переработки, мякину и солому. Незерновая часть урожая является ежегодно возобновляемым источником энергии и обладает достаточно высокой энергетической ценностью. Обычно считается, что на солому приходится примерно половина сухого вещества урожая. Определенное влияние на сбор

соломы оказывает не только климат, но и технологические факторы: высота среза при уборке, содержание азота в почве и др. (В.А. Алабушев, 1992).

Озимый ячмень - хороший компонент в полевом севообороте, поскольку имеет более короткий период вегетации, следовательно, рано освобождает занятые площади, так как созревает на 8-10 дней раньше озимой пшеницы и на 10-14 дней ярового ячменя. Это позволяет ему избегатыубительного действия суховеев в летний период. Отмеченные особенности предопределяют его ценность как предшественника для других культур (В.И. Нечаев, 2000).

По срокам посева и характеру использования возделываемые ячмени разделяют на яровые, озимые и полуозимые (двуручки). Основные площади в производстве занимает яровой ячмень (около 1 млн. га, а при пересеве озимой пшеницы площади его возрастают до 1,5 млн. га).

На Нижнем Дону ячмень в 80-е годы 19 века занимал не более 5% пашни. Особенно быстрыми темпами начали расти площади под ячменем с развитием парового судоходства и введением в строй Черноморской железной дороги (1883), открывшим свободный путь на внешний рынок. Удельный вес площадей под ячменем возрос в 5 раз и в 1913 году достиг более 900 тыс. га (В.Г. Сергеев, 1970, A.A. Сокол, 1985; A.C. Ерешко, 2004).

Испытанием озимых ячменей начали заниматься в 20-е годы опытные учреждения Нижнего Дона, выяснявшие возможности продвижения этой культуры в другие части края. Испытания вела Ростово-Нахичеванская опытная станция, в результате оказалось, что ячмень дает чрезвычайно колеблющиеся урожаи, а в отдельные годы вымерзает нацело. В то время испытывались сорта инорайонного происхождения, не приспособленные к почвенно-климатическим условиям зоны, сортов местной селекции еще не было (Е.Г. Филлипов, Н.В. Репко, 2005).

Начало селекционной работы с озимым ячменем в Ростовской области отмечено в 1939 году. Сотрудники Краснодарской Государственной селекционной станции высеяли в Зернограде (Ростовская Государственная селек-

ционная станция) 88 сортообразцов этой культуры. После перезимовки сохранилось всего 4 растения, семена с которых были посеяны с селекционным

материалом, повторно присланным из Краснодара в 1940 году.

Впоследствии работы возобновились в послевоенном 1948 году, когда осенью высеяли 47 образцов озимого ячменя, присланных из Всесоюзного института растениеводства и Краснодарской Государственной селекционной станции (A.C. Ерешко, 2000; 2004; Е.Г. Филлипов, Т.В. Сокол, 2007).

Сейчас в Ростовской области районированы настоящие озимые и полуозимые сорта ячменя. Озимые, как и другие растения этого типа, при весеннем посеве не выколашиваются, а полуозимые (двуручки) формируют урожайность при осеннем и весеннем посеве, так как они сходны по стадии яровизации с яровыми, а по световой близки к озимым ячменям. Поэтому в годы с сухой осенью, суровой зимой их можно высевать весной, что позволяет получить семена для последующего посева озимых (А.Я. Трофимовская, 1972; И.И. Беляков, 1990; Е.Г. Филиппов, Н.В. Репко и др., 2005).

Уборочная площадь озимого ячменя колеблется по годам, от 10 тыс. га до 40 тыс. га и более), что связано с погодными условиями не только осени, но и зимы. Благоприятные условия способствуют расширению его площадей, а неблагоприятные приводят к частичной гибели или полной утрате посевов (Л.А. Смиловенко, С.А. Белобородов, 2007).

Сельское хозяйство Северокавказского региона выгодно отличается от других экономических зон по уровню производства зерна на душу населения. Так, в 2005 году здесь было произведено на человека по 896 кг зерна, в том числе в Краснодарском крае - 1265 кг, Ставропольском - 1132 кг и в Ростовской области -1147 кг при среднероссийских 547 кг (3. Темирова, 2008).

Одним из основных недостатков в развитии производства зерна озимых культур, как в России, так и на Северном Кавказе является нестабильность урожайности и валовых сборов зерна по годам. Колебание валовых сборов по

России между самыми благоприятными и неблагоприятными (резко засушливыми) составили в целом 143 и 182%, а по ЮФО соответственно 237% (в 1,7 раза больше, чем по РФ) и 354% (в 2 раза больше). Нестабильность валовых сборов зерна озимых напрямую связана с резким колебанием урожайности (С. Азикова, 2008).

Для степных зон Северного Кавказа с резким континентальным климатом существенным лимитирующим фактором урожайности становятся различного рода засухи.

В Ростовской области озимый ячмень возделывае�