Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности формирования урожайности и налива зерна сортов яровой мягкой пшеницы в условиях умеренно-засушливой колочной степи Алтайского края

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Особенности формирования урожайности и налива зерна сортов яровой мягкой пшеницы в условиях умеренно-засушливой колочной степи Алтайского края"

005017251

На правах рукописи

Кобцева Любовь Владимировна

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ И НАЛИВА ЗЕРНА СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ УМЕРЕННО-ЗАСУШЛИВОЙ КОЛОЧНОЙ СТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

06.01.01. - общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 0 иди 2С12

Барнаул - 2012

005017251

Работа выполнена на кафедре Ботаники, физиологии растений и кормопроизводства ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: Курсакова Валентина Сергеевна

доктор сельскохозяйственных наук, доцент

Официальные оппоненты: Вольнов Виктор Васильевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры мелиорации и рекультивации земель (АГАУ)

Канарский Александр Александрович

кандидат сельскохозяйственных наук, руководитель центра Индустриальных технологий (НИИСС Россельхозакадемии)

Ведущая организация: Новосибирский государственный аграрный

университет

Защита состоится 23 мая 2012 г. в 12 час. на заседании диссертационного совета Д.220.002.01 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Алтайский государственный аграрный университет», 656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98, тел./ факс 8 (3852) 62-83-96 E-mail: arrow64@ mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный аграрный университет»

Автореферат разослан 22 апреля 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Е.Г. Пивоварова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Алтайский край является крупнейшим производителем сель-кохозяйственной продукции в Западно - Сибирском регионе. В структуре расте-иеводства ведущая роль принадлежит зерновому хозяйству.

По объемам производства зерна край входит в первую пятёрку регионов сгра-ы, а зерновое поле Алтая самое большое в России. Из общего количества произво-имого в регионе зерна на долю края приходится более 40%.

В то же время производство зерна крайне не стабильно как по годам, так и по энам возделывания, что в значительной степени обусловлено неблагоприятными громегеорологическими условиями. Климат Алтайского края характеризуется райне неравномерным выпадением осадков и резкими перепадами температур, собенно в зоне засушливой степи, где основным лимитирующем фактором уро-сайности полевых культур является недостаточная влагообеспеченность (Агрокли-атические ресурсы..., 1971).

В современных экономических условиях при ограниченном использовании инеральных удобрений и других средств химизации основным резервом для полу-ения высоких урожаев зерна является наиболее полная реализация потенциала родуктивности районированных сортов пшениц (Цильке P.A., 1983; Гонча-ов П.Л., 1993, 2000; Кравцов С. А., 2001). Только за счёт введения нового сорта южно повысить урожайность на 50 - 70 % (Жученко, 1996, 1999; Макаров, Ермо-енко, 2000).

Правильно выбранные сорта определяют возможности более полного исполь-ования природных факторов, влияющих на величину и качество урожая яровой аненицы, повышают эффективность использования технических средств и невос-юлнимых источников энергии (Литун П.П., Шевченко М. В., Суббота Г.М., 1982).

Однако разнообразие природных условий, в том числе и на уровне хозяйства, ступают в некоторое противоречие с зональными принципами районирования сор-ов. При таком подходе возможности некоторых сортов яровой пшеницы полно-тью не реализуются. В связи с этим при подборе сортов в каждой почвенно - кли-штической зоне необходимо учитывать возможности сорта приспосабливаться к юнкретным условиям и отбирать такие сорта, которые обладают стабильно высо-:ой урожайностью в изменяющихся условиях среды.

Актуальным является изучение сортовых реакций растений пшеницы в конфетных условиях года, что возможно лишь при систематическом контроле за их юстом и развитием в онтогенезе во взаимосвязи с почвенными и гидротермически-1и условиями. Современная диагностика состояния посевов позволит установить штимальные условия для эффективного формирования урожайности.

Цель исследований - изучить особенности формирования урожайности, на-шва и качества зерна сортов яровой мягкой пшеницы разных групп спелости в зависимости от метеорологических условий умеренно - засушливой колочной степи Алтайского края.

Задачи исследований:

1. Изучить особенности роста, развития и формирования урожайности пшеницы в онтогенезе в зависимости от метеорологических условий.

2. Выявить определяющие элементы продуктивности яровой пшеницы на этапах органогенеза, установить зависимость между ними и степень их изменчивости.

3. Изучить влияние основных элементов продуктивности на потенциальные возможности разных сортов пшеницы.

4. Дать оценку фотосинтетической деятельности изучаемых сортов яровой пшеницы.

5. Изучить особенности налива и формирования качества зерна сортов яровой пшеницы.

6. Дать экономическую оценку возделывания сортов яровой мягкой пшеницы в условиях умеренно засушливой колочной степи Алтайского края.

Научная новизна. Формирование элементов продуктивности сортов яровой мягкой пшеницы разных групп спелости осуществляется на III - V этапах органогенеза и зависит от агроклиматических факторов. В засушливых условиях сокращается количество закладываемых колосков и цветков в конусе нарастания. Редукция элементов продуктивности колоса происходит преимущественно на VIII - IX этапах органогенеза, особенно в условиях повышенных температур. Компенсация потери элементов продуктивности происходит за счёт увеличения фотосинтетической деятельности листового аппарата, массы 1000 зёрен и натуры зерна. Определена сортовая специфичность реакции яровой мягкой пшеницы на агроклиматические условия. Выявлены наиболее адаптированные к условиям зоны сорта: среднеранний - Омская 36, среднеспелый - Алтайская 325, среднепоздние - Омская 28 и Алтайская 105.

Положения, выносимые на защиту:

1. Интенсивность ростовых процессов, сроки и темпы прохождения этапов органогенеза растений пшеницы, формирование элементов продуктивности и их сохранность в условиях колочной степи Алтайского края.

2. Реализация потенциальной продуктивности сортов яровой пшеницы определяется сохранностью элементов структуры урожая в критические периоды развития растений.

Практическая значимость. Исследование прохождения фаз налива зерна яровой пшеницы, имеет большое практическое значение для установления оптимальных сроков уборки и повышения посевных и технологических качеств зерна. Результаты исследований могут быть использованы при чтении курсов лекций по физиологии растений, растениеводству и селекции в аграрных вузах, в селекционной работе по созданию сортов яровой пшеницы для районирования в конкретных почвенно - климатических зонах.

Апробация работы. Материалы исследований доложены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Алтайского ГАУ (г. Барнаул, 2009, 2010 гг.), на Всероссийской научно - практической конференции «Перспективы развития агропромышленного комплекса России» (Москва 2008 г.), на научно - практической конференции « Молодые учёные - сельскому хозяйству Алтая» (Барнаул, 2009), на международной научно -практической конференции « Научное обеспечение агропромышленного производства» (Курск 2010), на международной научно - практической конференции « Аграрная наука - сельскому хозяйству» (Барнаул, 2010,2012 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ, в эм числе одна работа в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, ыводов, рекомендаций производству, библиографического списка, приложений, абота изложена на 179 страницах, содержит 41 таблицу, 12 рисунков, 12 приложе-ий. Библиографический список включает 199 источников, в том числе 10 на ино-гранных языках.

УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 2005 - 2008 годах на опытном поле учебного хо-яйства Алтайского ГАУ «Пригородное», расположенного в зоне умеренно - засуш-ивой колочной степи Алтайского края.

Почва опытного участка - чернозём выщелоченный среднесуглинистый. Со-.ержание гумуса в пахотном слое составляет (по Тюрину) - 5,3 %, подвижного фос-юра (по Чирикову) - 21,3 мг/100г, обменного калия (по Чирикову) - 20,5 мг/100г, Н солевой вытяжки - 6,3. Почвы недостаточно обеспечены нитратным азотом --10 мг/100г почвы. По физическим и химическим свойствам типичны для Приоб-кой зоны.

Метеорологические условия 2005 - 2008 гг. отражают особенности континен-ального климата района с неустойчивым увлажнением в период вегетации и рез-ими колебаниями температуры (рис 1).

Годы исследований значительно различались по гидротермическим условиям. :005 и 2008 гг. характеризуются как недостаточно увлажнённые (ГТК-1,02 и 0,98), 1006 г. слабо увлажнённый (ГТК-0,81) и 2007 засушливый (ГТК-0,79). Условия для шагоприятного развития пшеницы сложились в 2007 году, так как большая часть юадков пришлась на период всходы - выход в трубку (ГТК мая-1,43, ГТК июня-1,37), что способствовало хорошему развитию растений пшеницы.

Объектами исследований служили девять сортов яровой пшеницы, которые (азличались по срокам спелости: среднеранние - Алтайская-98, Омская-36, Новоси->ирская-15; среднеспелые - Алтайская-100, Зебра, Алтайская-325; среднепоздние -Алтайский простор, Омская-28, Алтайская-105.

Посев проводили вручную под маркёр ежегодно во второй декаде мая. Норма ¡ысева - 5 млн. всхожих семян на 1 га. Площадь одной делянки 5м2, повторность четырёхкратная, расположение делянок рендомизированное.

В течение вегетационного периода проводили наблюдения за ростом и разви-гием растений по общепринятым методикам: Ф.М. Куперман и др., 1970; A.A. Ни-чипоровича и др., 1961; A.A. Ничипоровича, 1956; Госсортиспьггания полевых культур, 1970; количество листьев и их площадь определяли по методу В.В. Аникеева и Ф.Ф. Кутузова,1961; КПД фотосинтеза по методике Х.Г. Тооминга, 1977 и М.К. Каюмова, 1989. Налив зерна определяли по методу Н.Н.Кулешова, 1951; содержание белка, клейковины и натуру зерна - на приборе ИК- анализаторе.

май июнь июль август

100

■ 0-20 0-50

Рис. 1 Погодные условия (по данным Барнаульской гидрометеостанции) и запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-20см, 0-50см за период 2005-2008 гг.

Статистическая обработка экспериментальных данных проведена с помощью дисперсионного и корреляционного методов анализа по Б.А. Доспехову (1985). Экономическую эффективность рассчитывали в соответствии с методическими рекомендациями (Методика определения экономической эффективности..., 1996, 1998).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ОСОБЕННОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ УМЕРЕННО - ЗАСУШЛИВОЙ КОЛОННОЙ СТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ.

Влияние метеорологических условий иа всхожесть, сохранность и выжи-аемость. Исследования показали, что рост и развитие растений пшеницы сущест-енно зависят от метеорологических условий вегетационного периода. Гидротерми-еский режим в период посева оказал значительное влияние на количество взошед-1их растений и на продолжительность периода посев -всходы. Установлена тесная вязь продолжительности периода посев - всходы с запасами продуктивной влаги в лое почвы 0-20 см (г = 0,83-0,98) и среднесуточными температурами (г = 0,86-0,97) табл. 1). В 2006 году в засушливых условиях мая (ГТК-0,36) и запасах продуктив-юй влаги в слое почвы 0-10 см - 15 мм период посев - всходы у всех сортов яровой апеницы составил 8-12 дней. При достаточном влагообеспечении 2005, 2007, 2008 одов продолжительность периода посев-всходы была более короткой 5-9 дней. Аналогичная зависимость по продолжительности проявляется и на последующих 5 аз ах развития и в целом определяет длину вегетационного периода.

Полевая всхожесть в годы исследования также зависела от количества продуктами влаги (г=0,89—0,98) и среднесуточной температуры (г=0,83-0,97) и различаюсь по сортам.

Таблица 1. Коэффициенты корреляции периода «посев - всходы» и всхожести сортов яровой пшеницы с природно - климатическими факторами, среднее за 2005-2008п\____

Сорт Коэффициенты корреляции

периода посев-всходы, дней от всхожести шт, от урожайности от

сод-e продуктивной влаги, мм 0-20см среднесуточ. тем-ра, °С сод-e продуктивной алаги, мм 0-20см среднесуточ. тем-ра, °С о . 2 " V 03 н іа J> а кол-во продук. стеблейшт/м2 продол-ти вегетац-го периода, дней

Алтайская 98 0,96 0,90 0,95 0,83 0,96 0,94 0,94

Омская 36 0,83 0,90 0,96 0,97 0,96 0,93 0,88

Новосибирская 15 0,96 0,95 0,93 0,97 0,94 0,93 0,88

Алтайская 100 0,84 0,95 0,98 0,96 0,91 0,94 0,96

Зебра 0,98 0,95 0,93 0,95 0,93 0,85 0,90

Алтайская 325 0,97 0,96 0,92 0,92 0,97 0,97 0,90

Алтайский простор 0,96 0,96 0,91 0,89 0,87 0,96 0,84

Омская 28 0,88 0,86 0,95 0,94 0,99 0,97 0,87

Алтайская 105 0,92 0,97 0,89 0,93 0,96 0,93 0,90

В зависимости от погодных условий всхожесть в разные годы колебалась от 51 до 70 % (табл. 2). При низкой влагообеспеченности в 2006 году всхожесть составила 24-46 %. В более благоприятных условиях 2007 года - 62-81 %. Более высокая всхожесть в засушливый период отмечена у сортов - Алтайская 98 (231 шт/м2), Алтайская 325 (222 шт/м2) и Омская 28 (217 шт/м2). В благоприятных условиях высокая всхожесть отмечалась у сортов Алтайская 98 (396 шт/м2), Зебра (404 шт/м2) и Алтайская 105 (389 шт/м2). Выживаемость сортов пшеницы составила 37 - 55%, между полевой всхожестью и выживаемостью установлена тесная корреляционная зависимость (г=0,87-0,99).

Влияние метеорологических условий на рост и развитие яровой мягкой пшеницы в онтогенезе. Морфофизиологические исследования показали, что закладка колосков и цветков в колосе у сортов яровой пшеницы и их реализация также зависят от природно-климатических условий. Наибольшее количество колосков (до 18,1 шт) и цветков (до 71,5 шт) в колосе, закладываемых на III - V этапах органогенеза (стеблевание - колошение), наблюдалось в годы с лучшим увлажнением. Сброс колосков происходил в условиях недостатка влаги на V - VIII этапах и в среднем составил от 14 до 22% (табл. 2). Во влажные годы сброс заложенных колосков был менее выражен. Значительный процент редукции колосков наблюдался у сорта Новосибирская 15 - 32% в 2005 году, Алтайская 100 - 27% в 2008 году и Алтайская 105 - 26% в 2005 году.

Редукция цветков в колосе в большей степени происходила на IX этапе органогенеза вследствие повышенных температурных условий периода, что вызывало стерильность пыльцы. В среднем за годы исследования она колебалась от 40 до 61 %. Высокая сохранность цветков отмечалась у сортов Омская 36 (50%), Зебра (60%), Омская 28(45%) и Алтайская 105(46%).

Таблица 2. Показатели роста и развития сортов яровой пшеницы в онтогенезе, среднее за 2005 - 2008 гг.____

Сорт Посев-всходы, дней Полевая всхожесть Выживаемость Кол-во колосков в колосе Кол-во цветков в колосе

шт/м2 % шт/м2 % шт редукция^ шт редукция^

Алтайская 98 7 324 65 239 48 16,4 15 66,2 61

Омская 36 8 311 62 228 46 15,4 17 51,3 50

Новосибирская 15 6 254 51 184 37 14,4 18 47,9 48

АлтайскаяЮО 9 351 70 274 55 14,2 14 50,0 44

Зебра 9 319 64 211 42 15,8 14 55,5 40

Алтайская 325 9 315 63 216 43 14,9 10 65,6 51

Алтайский простор 10 276 55 212 42 16,5 18 71,2 57

Омская 28 11 307 61 257 52 17,2 15 64,5 55

Алтайская 105 10 279 56 279 47 18,1 22 65,4 54

ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ В ОНТОГЕНЕЗЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА УРОЖАЙНОСТЬ Продолжительность этапов органогенеза, условия их прохождения и влияние на урожайность пшеницы. В годы исследований, начиная с раннего периода развития, наблюдались различия в сроках наступления и завершения этапов органогенеза. Формирование числа колосков, цветков и зёрен в колосе, определяющих продуктивность растений, зависят от сочетания тепла и влаги на III-VI этапе органогенеза. На VIII этапе завершаются процессы формирования всех органов колоса и цветков в колосках. Продолжительность периода III-V1II этапов различалась как по годам исследований, так и по сортам. Меньшая продолжительность III-VIII этапов органогенеза отмечена в 2007 году (рис.2).

В группе среднеранних сортов она составила 32-33 дня, в среднеспелой группе 35-38 дней, в среднепоздней 39-42 дня. Более высокая продолжительность III-VIII этапов наблюдалась в 2006 году, в среднеранней группе 40-44 дня, в среднеспелой 45-46 дней, в среднепоздней 51-54 дня. Продолжительность IX этапа, когда происходят процессы опыления и оплодотворения, отличалась незначительно (3-5 дней). Удлинение этапов развития происходит при высокой влажности и прохладной погоде.

■ Алт98

■ Омская 36 а Новосиб 15

■ Алт 100 я Зебра «Алт 325 и Алт прос т Омская 28

■ Алт 105

Рис. 2 Продолжительность III- VIII этапов органогенеза сортов яровой пшеницы,

да., 2005-2008гг.

Агроклиматические факторы на разных этапах органогенеза оказывают на урожайность неодинаковое воздействие, что подтверждают коэффициенты корреляции (табл. 3). На III-IV и V-VIII этапах установлена тесная корреляционная связь урожайности с запасами продуктивной влаги в слоях почвы 0-20см и 0-50см в годы с недостаточным увлажнением данного периода 2005, 2006 гг. и суммой температур в 2007 и 2008 годах. На IX и X-XI этапах зависимость урожайности пшеницы от этих факторов ослабевает. И лишь в отдельные годы проявляется высокая связь с

запасами продуктивной влаги в слое почвы 0-50см (2005, 2006, 2008 гг.), суммой осадков (2005, 2008гг.) и суммой температур за вегетационный период (2008г).

Таблица 3. Связь урожайности яровой пшеницы с продолжительностью этапов органогенеза и условиями их прохождения в колочной степи Алтайского края_

Показатели 2005 | 2006 2007 I 2008

Коэффициенты корреляции (г)

III - IV этапы органогенеза

Продолжительность этапов, дней 0,5139 0,3617 0,3401 0,7485

Сумма температур, °С 0,2639 0,4617 0,5398 0,8074

Средняя температура воздуха,°С -0,3176 0,1637 0,5185 -0,3053

Сумма осадков, мм -0,2086 0,6583 0,1981 0,2688

Запасы продуктивной влаги в слое 0-20 см, мм 0,6801 0,7139 -0,2874 -0,8485

Запасы продуктивной влаги в слое 0-50 см, мм 0,7011 0,6871 -0,3489 0,5358

V - VIII этапы органогенеза

Продолжительность этапов, дней 0,1191 0,6627 0,2517 0,7532

Сумма температур, иС 0,1905 0,6248 0,4879 0,7957

Средняя температура воздуха, °С 0,1845 0,1829 0,2339 0,6097

Сумма осадков, мм -0,4672 0,6413 -0,6529 0,6634

Запасы продуктивной влаги в слое 0-20 см, мм 0,7015 0,5106 0,1677 -0,6260

Запасы продуктивной влаги в слое 0-50 см, мм 0,7015 -0,5713 -0,2314 -0,6277

IX этап органогенеза

Продолжительность этапов, дней 0,6751 0,0598 0,3470 0,1117

Сумма температур, °С 0,3795 -0,9740 0,3959 0,1076

Средняя температура воздуха, иС -0,2311 0,2000 -0,2819 0,3302

Сумма осадков, мм 0,4716 0,1390 0,2551 0,7914

Запасы продуктивной влаги в слое 0 - 20см, мм 0,3395 0,5106 -0,1668 0,0364

Запасы продуктивной влаги в слое 0 - 50см, мм 0,7973 0,6889 0,1668 -0,0815

X - XI этапы органогенеза

Продолжительность этапов, дней 0,0440 -0,6944 0,0502 0,5829

Сумма температур, °С -0,3281 -0,5504 0,4839 0,5342

Средняя температура воздуха, иС -0,4507 0,2008 0,3622 0,0164

Сумма осадков, мм 0,6721 -0,6597 0,0522 -0,8613

Запасы продуктивной влаги в слое 0 - 20см, мм -0,1220 -0,6827 -0,1668 -0,8485

Запасы продуктивной влаги в слое 0 - 50см, мм -0,0757 0,2771 -0,5251 0,8485

Развитие побега и конуса нарастания в онтогенезе. Систематические наблюдения за ростом и развитием пшеницы различных сроков спелости позволили выявить ярко выраженную связь темпов роста растений в высоту и конуса нарастания в длину. Рост побега пшеницы в высоту продолжается с III по IX этапы органогенеза высота побегов на IX этапе составила 46 - 107 см в среднем по сортам. Максимальная высота побега отмечена в благоприятных условиях влаго- и тегоюобес-печенности 2008 года. Лучшие показатели прироста побега наблюдались у средне-поздних сортов Омская 28 (39,6 см) и Алтайская 105 (29 см) (рис. 3). Между высотой побега и урожайностью наблюдается тесная зависимость (г= 0,81-0,99).

Рис. 3 Высота главного побега растений пшеницы, см, 2005 - 2008 гг.

Величина конуса нарастания определяется на III - IV этапах органогенеза. Чем длиннее конус нарастания на ранних этапах органогенеза, тем больше формируется колосков и зерновок в колосе, тем выше масса зерна в колосе и масса 1000 зёрен, что определяет урожайность пшеницы. Наиболее благоприятный период прохождения III - IV этапов органогенеза был в 2007 году (ГТК мая - 1,43), он протекал более длительное время, что положительно отразилось на продуктивности колоса. Менее благоприятные условия сложились в более засушливом 2006 году. Наибольший прирост конуса нарастания наблюдался у среднераннего сорта Новосибирская 15 (12 мм), среднеспелого Зебра (6,4 мм) и среднепозднего Омская 28 (4,5 мм) в 2007 году. В 2006 году лучшими были в среднеранней группе - сорт Алтайская 98 (2,07 мм), в среднеспелой - Алтайская 325 (1,15 мм) и среднепоздней - Омская 28 (1,2 мм).

Особенности формирования элементов продуктивности колоса в зависимости от погодных условий Формирование определённого числа колосков, цветков и зёрен зависят от сочетания тепла и влаги на IV-VI этапах органогенеза. Максимально возможное количество колосков для каждого сорта формируется при оптимальных запасах продуктивной влаги от 30 до 40 мм в слое почвы 0-20см и средней температуре воздуха 11-12°С. Если температура этого периода повышается, а запасы влаги снижаются до 15 мм, формируется только 60% возможного числа колосков (Григорьева, Рассыпнов, 2009).

Высокие температуры на VI- VIII этапах при недостатке влаги приводят к нарушению формирования генеративных элементов и к стерильности цветков. Поэтому не все заложенные колоски и цветки в колосе образуют зерновки, в результате сброса этой части колосков реализация потенциальной продуктивности снижается.

Потенциально возможный урожай яровых пшениц, рассчитанный из учёта фактически заложившегося на IV этапе числа колосков в колосе, составил в 2005 году в среднеранней группе сортов 2,1 - 3,0 т/га, в среднеспелой - 2,6 -3,3 т/га, в среднепоздней - 3,0 - 4,2 т/га. Реализовано в виде фактического урожая в ранней, средней и поздней группах спелости 65-94%, 70-95%, 58-82% соответственно.

В 2006 году потенциальный урожай в среднеранней группе составил 2,6-3,2 т/га, в среднеспелой 2,8-5,2 т/га, в среднепоздней 3,5-6,2 т/га. Соответственно процент реализации составил 65-95 %, 73-82%, 69-99%.

В 2007-2008 годах потенциальная урожайность была выше, а фактическая снизилась. В 2007 году расчётный урожай определён в группах по возрастанию спелости 5,1-8,1 т/га (реализовано 40-60%), 5,1-7,8 т/га (реализовано 53-72%), 4,7-6,2 т/га (реализовано 65-72%). В 2008 году соответственно 6,8-7,3 т/га (реализовано 51-72%), 4,1-6,7 т/га (реализовано 58-89%), 8,2-12,2 т/га (реализовано 49-59%). Процент реализации потенциального урожая пшениц был низким в 2007 году (49-89%), более высоким в 2006 году (69-99%).

В зависимости от условий влагообеспеченности вегетационного периода потери потенциальной урожайности происходят на разных этапах органогенеза. В засушливых условиях, которые сложились на V-VII этапах (1,7мм осадков) в 2005 году, наибольший процент составляют потери за счёт недоразвития колосков. В условиях 2006, 2008 годов при достаточной влагообеспеченности потери за счёт сброса колосков незначительные При недостатке влаги в период прохождения V-IX этапов (такие случаи наиболее частые) существенные потери происходят за счёт недоразвития и неоплодотворения части цветков.

ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ

В ПОСЕВАХ

Формирование и функциональная деятельность листьев. Одним из важнейших условий для получения высоких урожаев является создание оптимальной величины листовой поверхности. В условиях Западной Сибири площадь листьев яровой пшеницы к началу колошения обычно составляет 15-25 тыс.м2/га (Савченко, 1973; Заборцева, 1973).

В наших исследованиях площадь листьев возрастала до максимальной величины к фазе колошения и варьировала от 16,90 до 36,25 тыс.м2/га в зависимости от условий года и сорта (табл.6). Большую площадь листьев сформировали среднеспелые и среднепоздние сорта в 2008 увлажнённом году: Омская 36 - 53,6 тыс.м2/га, Зебра - 76,4 тыс.м2/га и Алтайская 105 - 83,4 тыс.м2/га. Наименьшая площадь листьев сформировалась в 2006 засушливом году. В среднем за четыре года исследований более высокая площадь листовой поверхности была у выше отмеченных сортов. Между урожайностью пшениц и площадью листьев в эту фазу установлена высокая корреляционная зависимость (г=0,70 — 0,99).

ФСП, ЧПФ и КПД фотосинтеза. Фотосинтетический потенциал (ФСП) характеризует работу листовой поверхности за весь период вегетации. Для создания высокопродуктивных посевов пшеницы в условиях Алтайского края величина ФСП должна быть не менее 2,5 млн.м2 дн./га (Григорьева, 2001). В годы исследований величина ФСП значительно изменялась в зависимости от погодных условий, сорта и в среднем составила 0,71-1,60 млн.м2 дн./га (табл. 4). Только в 2008 году ФСП достиг оптимальной величины до 3,14-3,85 млн.м2 дн./га у среднеспелых и средне-поздних сортов. Показатели ФСП находились в прямой зависимости от площади фотосинтетического аппарата и наиболее высокими были у сортов Омская 36, Зебра и Алтайская 105.

Таблица 4. Площадь листьев, фотосинтетический потенциал, чистая

Сорт Злистьев, тыс.м2/га ФСП, млн.м2дней/га ЧПФ, г/м-1 сутки кпд ФАР,%

Алтайская 98 27,15 1,00 9,73 1,33

Омская 36 25,20 1,02 11,08 1,26

Новосибирская 15 16,90 0,71 6,83 1,10

Алтайская 100 27,37 1,01 5,55 1,36

Зебра 32,65 1,33 10,45 1,33

Алтайская 325 26,10 1,13 7,70 1,27

Алтайский простор 33,72 1,44 6,70 1,51

Омская 28 28,58 1,39 11,43 1,57

Алтайская 105 36,25 1,60 6,43 1,64

Величина ЧПФ показывает интенсивность фотосинтеза в посевах. В годы наблюдений варьирование этого показателя также было значительным, в среднем 5,50 -11,43 г/м2 сутки. Величина ЧПФ в большей мере зависела от сорта и слабо связана с урожайностью.

При обычной агротехнике посевы как правило, используют приходящую энергию ФАР с КПД 0,5 - 1,0%. В годы исследования КПД фотосинтеза в среднем был на уровне 1,1 - 1,6%. В условиях лучшей тепло- и влагообеспеченности вегетационного периода КПД фотосинтеза возрастал до 1,26 - 2,59%, что характеризует климатические ресурсы района как сравнительно благополучные для возделывания яровой пшеницы.

ОСОБЕННОСТИ НАЛИВА ЗЕРНА СОРТОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ Формирование, налив и созревание зерна. Фаза налива характеризуется интенсивным поступлением в зерно сухих веществ и продолжается от начала молочной до начала восковой спелости. Общая продолжительность периода налива и созревания зерна варьирует в широких пределах в зависимости от погодных условий. В более засушливых условиях вегетационного периода налив зерна и его созревание у разных сортов пшеницы протекает в среднем на 7 дней раньше, чем в более увлажнённые годы. Это позволяет скорректировать сроки уборки и избежать потери урожая. Более раннее наступление сроков налива зерна отмечено в 2007 году (табл. 5).

Таблица 5. Продолжительность периода налива зерна в зависимости от метеорологических условий периода___

Год Продолжительность периода налива Сумма осадков, мм Сумма положительных температур, °С

даты количество дней

2005 23.07-27.08 36 103,2 696,3

2006 25.07 - 30.08 37 40,34 594,5

2007 18.07-23.08 37 28,3 676,9

2008 22.07-28.08 38 27,6 687,1

Продолжительность периода налива мало отличалась по годам исследования и составила в среднем 36 - 38 дней.

Наибольший прирост сухой массы зерна наблюдался в 2008 году и максимальный был у среднераннего сорта - Новосибирская 15 (590 г/м2), у среднеспелого сорта Алтайская 100 (355 г/м2) и среднепозднего Алтайская 105 - 320 г/м2 (рис. 4). Созревание зерна во все годы исследований протекало в условиях достаточной тепло-обеспеченности, что способствовало формированию качественного урожая.

Рис. 4 Накопление сухого вещества в зерне яровой пшеницы (среднее за 2005-2008 гг.)

УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ Формирование урожайности яровой пшеницы определяют в первую очередь густота продуктивных стеблей и масса 1000 зёрен, что подтверждают в своих работах многие исследователи (Дмитриев, 1983, 2005; Щербинин, 1991).

Густота стояния растений пшеницы. Количество продуктивных стеблей перед уборкой колебалось в зависимости от метеорологических условий года в среднем от 162 до 274 шт/м2(табл. 8). Более высокие показатели густоты стояния в сред-неранней группе были у сорта Алтайская 98 - 239 шт/м2, в среднеспелой у сорта Алтайская 100 - 274 шт/м2, в среднепоздней у сорта Омская 28 — 257 шт/м2 (табл.6).

Количество колосков и зёрен в колосе. По количеству колосков и зёрен в колосе за период исследования выделились сорта: среднеранние - Алтайская 98 и Омская 36, среднеспелые Зебра и Алтайская 325 и среднепоздний сорт Алтайская 105.

Масса 1000 зёрен. Масса 1000 зёрен у одного и того же сорта может значительно колебаться в зависимости от погодных условий в период налива и созрева-

2005

2006

2007

2008

■ Алт98

■ Омская 36 я Новосиб 15

■ Алт 100

■ Зебра S8 Алт 325 и Алтпрос

ия зерна. В наших условиях колебания составили от 31,0 до 38,7г. Среди иссле-уемых сортов по признаку масса 1000 зёрен высокие значения массы были в сред-еранней группе у сорта Омская 36 - 38,6г, в среднеспелой у сорта Алтайская 325 -7,5г, в среднепоздней Алтайская 105 - 38,7г.

Прослеживается тесная связь урожайности сортов пшеницы с количеством ко-осков и зёрен в колосе (г= 0,52-0,99), меньшая с количеством продуктивных стебай и массой 1000 зёрен.

Урожайность раннеспелых сортов за годы исследований составила 2,32 -:,58т/га; среднеспелых 2,50 - 3,07 т/га; среднепоздних 2,93 - 3,68 т/га. Из изучаемых ортов лучшими по продуктивности были Алтайская 105 (3,68т/га), Омская 28 3,14т/га), Алтайская 325 (2,89т/га), Омская 36 (2,58т/га) (табл.7).

Таблица б.Показатели структуры урожая сортов яровой пшеницы, средние

Сорт Продуктивных Колосков в Зёрен Масса 1000

стеблей, шт/м2. колосе, шт. в колосе, шт. зёрен, г.

Алтайская 98 239 13,8 22,3 33,1

Омская 36 228 12,7 23,1 38,6

Новосибирская 15 162 12,0 22,1 31,0

Алтайская 100 274 12,1 23,5 36,2

Зебра 211 13,6 27,6 31,6

Алтайская 325 216 13,4 27,6 37,5

Алтайский простор 212 13,5 26,3 34,9

Омская 28 257 14,7 26,2 34,3

Алтайская 105 236 14,9 27,0 38,7

НСРо, 11 0,15 0,35 0,50

Таблица 7. Урожайность сортов яровой пшеницы, т/га, 2005 - 2008гг.

Урожайность, т/га

Сорт

2005г

200бг

2007г

2008г

средняя

Алтайская 98 ОмскаяЗб

Новосибирская 15

1,79

1,73

1,56

1,75

3,19

1,79

2,57

1,94

2,16

3,53

4,22

3,63

2,56

2,58

2,32 3,07

Алтайская 100

Зебра

2,10

2,05

3,37

3,41

1,87

3,31

3,38

2,79

2,50

Алтайская 325

1,93

2,79

3,03

3,79

2,89

Алтайский простор

1,79

2,51

3,04

4,44

2,93

Омская 28

1,84

2,69

2,76

5,27

3,14

Алтайская 105 НСР05_

1,83 0,12

3,84 0,29

3,83 0,39

5,20 0,75

3,68 0,68

Качество зерна яровой пшеницы. Качество зерна яровой пшеницы зависит от генотипа сорта, а также от сложившихся в период вегетации погодных условий. Качественные показатели сортов яровой мягкой пшеницы за период исследования были высокие. По содержанию белка изучаемые сорта характеризуются высокими показателями от 16,1 до 18,6 %. Лучшими по содержанию белка и клейковины в

среднеранней группе был сорт Новосибирская 15 (18,6% и 38,2%), в среднеспелой группе - Алтайская 325 (17,4% и 34,5%), в среднепоздней - Омская 28 (17,6% и 33,9%). Натурная масса (от 814 до 828 г/л) свидетельствует о выполненности и высоком удельном весе зёрен. По натурной массе наиболее высокие результаты показали среднепоздние сорта - Алтайский простор (828 г/л) и Омская 28 (828 г/л). Между урожайностью и натурной массой установлена высокая корреляционная зависимость (г=0,58 - 0,94).

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ УМЕРЕННО ЗАСУШЛИВОЙ КОЛОМНОЙ СТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ В сложившихся для данной зоны условиях технологии возделывания яровой пшеницы исследуемые сорта показали высокую рентабельность от 127,4 % до 226,2% (табл.8). Более высокорентабельны для возделывания позднеспелые сорта:

Алтайская 105 (226,7%) и Омская 28 (193,7%).

Таблица 8. Экономическая эффективность возделывания сортов яровой мягкой пшеницы, 2005-2008 гг.___

Сорта Урожайность, т/га Затраты, руб/га Прибыль, руб/га Рентабельность, %

Алтайская 98 2,56 3581,14 5174,05 144,5

Омская 36 2,58 3622,54 5001,06 130,8

Новосибирская 15 2,32 3489,60 4444,79 127,4

Алтайская 100 3,07 3733,60 6765,79 181,2

Зебра 2,50 3522,19 5027,80 142,7

Алтайская 325 2,89 3773,14 6110,65 162,0

Алтайский простор 2,93 3792,91 6317,68 170,6

Омская 28 3,14 3656,78 7082,01 193,7

Алтайская 105 3,68 3858,75 8726,84 226,2

ВЫВОДЫ

1. В условиях умеренно засушливой колочной стели Алтайского края рост и развитие растений пшеницы находятся в тесной зависимости от метеорологических условий. Всходы появляются через 5-9 дней при достаточных запасах продуктивной влаги. При низких запасах период удлиняется до 8 - 12 дней в зависимости от сорта. Всхожесть в посевах в разные годы колебалась от 51 до 70%. При низкой влагообеспеченности всхожесть составляла 24 - 46%, в благоприятных условиях 62 - 81%. Выживаемость равнялась в среднем 37 - 55%.

2. Закладка колосков и цветков в колосе зависят от условий влаго- и тепло-обеспеченности III - V этапов органогенеза. Наибольшее количество колосков и цветков закладывалось в годы с лучшими условиями увлажнения /от 11 до 20 колосков и от 32,8 до 88,0 цветков в колосе). На V — VIII этапах органогенеза происходит сброс колосков в колосе, который достигал 27%. Минимальный процент редукции колосков и цветков был у сортов Алтайская 325 (10%), Зебра (14%) и Омская 28 (15%). На IX этапе органогенеза наблюдалась редукция цветков в колосе до

76% в условиях повышенных температур. Высокой сохранностью цветков отличались сорта Омская 36 (50%), Зебра (60%), Омская 28 (45%) и Алтайская 105 (46%).

3. Агроклиматические факторы на разных этапах органогенеза оказывают на формирование урожайности неодинаковое воздействие. На III - IV и V - VIII этапах установлена тесная связь урожайности с запасами продуктивной влаги в почве в годы с недостаточным увлажнением (г=0,68 - 0,71), а в годы с достаточным влаго-обеспечением - от суммы температур этого периода (г=0,49 - 0,81). На IX и X - XI этапах органогенеза (фаза цветения и формирования зерновки) эти связи ослабевают.

4. Потенциально возможный урожай пшениц, рассчитанный на основе IV этапа органогенеза, составил от 3,0 до 12,2т/га. В зависимости от условий тепло- и вла-гообеспеченности вегетационного периода происходят потери потенциальной урожайности на разных этапах органогенеза. Наибольший процент потерь падает на период IX этапа до 31,5%. Реализовано в виде фактического урожая в среднеранней, среднеспелой и среднепоздней группах в разные годы 40 - 94%, 53 - 95%, 49 - 99% соответственно.

5. Площадь листьев в фазу колошения варьировала у разных сортов от 16,90 до 36,25 тыс.м2/га. Наибольшую площадь листьев формировали сорта Алтайская 98 (27,1 тыс.м2/га), Зебра (32,7 тыс.м2/га) и Алтайская 105 (36,3 тыс.м2/га). Между площадью листьев и урожайностью установлена зависимость (0,70 - 0,99). ФСП изменялся в среднем от 0,71 до 1,60 млн. м2 дн./га и достигал оптимальной величины 3,14-3,85 млн.м2 дн./га в благоприятных условиях у среднеспелых и среднепозд-них сортов в 2008 году. Величина ЧПФ в среднем составляла 5,55 - 11,43 г/м2сутки, что свидетельствует об эффективной работе листьев. КПД фотосинтеза в среднем был на уровне 1,10 - 1,64%, что позволяет отнести посевы пшеницы к средним по уровню использования ФАР.

6. Продолжительность периода налива зерна зависит от погодных условий. В более засушливых условиях налив зерна и формирование урожайности сортов разной спелости протекает на 7 дней раньше, чем в более увлажнённых условиях, что позволяет скорректировать сроки уборки урожая.

7. Определяющими элементами продуктивности сортов яровой мягкой пшеницы являются количество колосков, зёрен в колосе и масса 1000 зёрен. Урожайность раннеспелых сортов за годы исследований составила 2,32 - 2,58т/га; среднеспелых 2,50 - 3,07 т/га; среднепоздних 2,93 - 3,68 т/га. Из изучаемых сортов по продуктивности выделились сорта: Алтайская 105 (3,68 т/га), Омская 28 (3,14 т/га), Алтайская 325 (2,89 т/га), Омская 36 (2,5 8 т/га).

8. По содержанию белка сорта пшеницы характеризуются высокими показателями от 16,1 до 18,6%. Натурная масса (от 814 до 828г/л) свидетельствует о выполненности зерна. Между урожайностью и натурной массой установлена корреляционная зависимость г=0,58 — 0,94.

9. В сложившихся для данной зоны условиях технологии возделывания яровой пшеницы исследуемые сорта показали высокую рентабельность от 127,4 до 226,2%. Более высокорентабельны позднеспелые сорта

Предложение производству Особенности проявления механизмов продукционного процесса у сортов яровой мягкой пшеницы строго индивидуальны, поэтому каждый уровень интенсификации требует подбора сортов и главным критерием при этом должно быть число растений к уборке, масса зерна 1 колоса и масса 1000 зёрен. В условиях умеренно засушливой колонной степи Алтайского края следует использовать сорта: Омская 36, Алтайская 325, Омская 28, Алтайская 105.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Гладков Ю.А Налив зерна яровой мягкой пшеницы у сортов различной скороспелости / Ю.А.Гладков, Ю.В. Евтефеев, JI.B. Кобцева, H.H. Бартая // Вестник АГАУ. -2006,- № 4. — С. 14-19.

2. Кобцева JI.B. Сравнительная оценка сортов яровой пшеницы алтайской селекции по продуктивности / Л.В. Кобцева, Т.Г. Хижникова // Перспективы развития агропромышленного комплекса России. (Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции.). - Москва. - 2008. - С. 157-160.

3. Кобцева Л.В. Формирование урожайности яровой мягкой пшеницы различной спелости в условиях умеренно-засушливой колочной степи Алтайского края / Л.В. Кобцева // Молодые учёные - сельскому хозяйству Алтая. (Сборник научных трудов.). - Барнаул. - 2009. - Вып. 4.- С.28-30.

4. Кобцева Л.В. Влияние биопрепарата и удобрений на продуктивность яровой пшеницы / Л.В. Кобцева, Т.Г. Хижникова, Н.В. Чернецова // Научное обеспечение агропромышленного производства. (Международная научно-практическая конференция, 20-22 января 2010.). - Курск: изд-во с. - х. акад. - 2010. - С. 289-293.

5. Курсакова B.C. Развитие яровой пшеницы при использовании биопрепарата корневых диазотрофов и удобрений / Т.Г. Хижникова, Н.В. Чернецова, Л.В. Кобцева, Л.В. Соколова // Аграрная наука сельскому хозяйству. (IV Международная научно-практическая конференция, 18 марта.). - Барнаул, 2010.- С. 313-316.

6. Кобцева Л.В. Сравнительная оценка сортов яровой пшеницы по спелости и наливу зерна / Л.В. Кобцева // Аграрная наука сельскому хозяйству. (VII Международная научно-пракгаческая конференция.). - Барнаул. - 2012. - С. 352-355.

7. Кобцева Л.В. Изучение влияния природно - климатических факторов на урожайность яровой мягкой пшеницы на разных этапах органогенеза / Л.В. Кобцева, Л.А. Ступина // Вестник АГАУ. - 2012. - № 4. - С.

Подписано в печать 19.04.2012 г. Формат 60x84/16.

Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная. Гарнитура «Times New Roman». Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ .

Издательство АГАУ 656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98 62-84-26

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Кобцева, Любовь Владимировна, Барнаул

61 12-6/594

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Алтайский государственный аграрный университет

На правах рукописи

Кобцева Любовь Владимировна

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ И НАЛИВА ЗЕРНА СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ УМЕРЕННО - ЗАСУШЛИВОЙ КОЛОЧНОЙ СТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

Специальность: 06.01.01. - общее земледелие

Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук,

доцент Курсакова B.C.

Барнаул 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................

ГЛАВА 1. РОСТ И РАЗВИТИЕ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ........................................8

1.1. Биологические особенности яровой пшеницы...................................9

1.2. Особенности роста, развития и онтогенеза растений

яровой мягкой пшеницы...........................................................11

1.3. Влияние погодных условий на урожай и качество зерна...................15

ГЛАВА 2.УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ............22

2.1. Почвенно - климатическая характеристика района.........................22

2.2. Метеорологические условия в годы исследования..........................23

2.3. Объекты и методы проведения исследований.................................31

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ ЯРОВОЙ

ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ УМЕРЕННО-ЗАСУШЛИВОЙ

КОЛОЧНОЙ СТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ........................................34

3.1 .Влияние метеорологических условий на всхожесть,

сохранность и выживаемость яровой мягкой пшеницы.....................35

3.2.Влияние метеорологических условий на рост и развитие

яровой мягкой пшеницы в онтогенезе..........................................45

ГЛАВА 4. ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ В ОНТОГЕНЕЗЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ................56

4.1. Продолжительность этапов органогенеза, условия их прохождения и влияние на урожайность пшеницы........................56

4.2. Развитие побега и конуса нарастания в онтогенезе.........................66

4.3. Особенности формирования элементов продуктивности колоса в зависимости от погодных условий и темпов прохождения этапов органогенеза...............................................73

ГЛАВА 5. ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ В ПОСЕВАХ..............................................88

5.1. Формирование и функциональная деятельность листьев..................89

5.2. Фотосинтетический потенциал, чистая продуктивность и

КПД фотосинтеза растений пшеницы..........................................97

ГЛАВА 6. ОСОБЕННОСТИ НАЛИВА ЗЕРНА СОРТОВ

ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ...................................................................104

6.1. Формирование, налив и созревание зерна...................................104

6.2. Накопление сухого вещества...................................................111

ГЛАВА 7. УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ............115

7.1. Густота стояния растений пшеницы...........................................117

7.2. Количество колосков и зёрен в колосе........................................119

7.3. Масса 1000 зёрен..................................................................122

7.4.Урожайность сортов яровой мягкой пшеницы...............................124

7.5. Качество зерна яровой пшеницы..............................................126

ГЛАВА 8. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ УМЕРЕННО-ЗАСУШЛИВОЙКОЛОЧНОЙ

СТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ........................................................136

ВЫВОДЫ..................................................................................138

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ................................................140

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................................141

ПРИЛОЖЕНИЯ..............................................................................

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Алтайский край является крупнейшим производителем сельскохозяйственной продукции в Западно - Сибирском регионе. В структуре растениеводства ведущая роль принадлежит зерновому хозяйству.

По объемам производства зерна край входит в первую пятёрку регионов страны, а зерновое поле Алтая самое большое в России. Из общего количества производимого в регионе зерна на долю края приходится более 40%.

В то же время производство зерна крайне не стабильно как по годам, так и по зонам возделывания, что в значительной степени обусловлено неблагоприятными агрометеорологическими условиями. Климат Алтайского края характеризуется крайне неравномерным выпадением осадков и резкими перепадами температур, особенно в зоне засушливой степи, где основным лимитирующим фактором урожайности полевых культур является недостаточная влагообеспеченность (Агроклиматические ресурсы....., 1971).

В современных экономических условиях при ограниченном использовании минеральных удобрений и других средств химизации основным резервом для получения высоких урожаев зерна является наиболее полная реализация потенциала продуктивности районированных сортов пшениц (Цильке P.A., 1983; Гончаров П.Л., 1993, 2000; Кравцов С. А., 2001). Только за счёт введения нового сорта можно повысить урожайность на 50 -70 % (Жученко, 1996, 1999; Макаров, Ермоленко, 2000).

Правильно выбранные сорта определяют возможности более полного использования природных факторов, влияющих на величину и качество урожая яровой пшеницы, повышают эффективность использования технических средств и невосполнимых источников энергии (Литун П.П., Шевченко М. В., Суббота Г.М., 1982).

Однако разнообразие природных условий, в том числе и на уровне хозяйства, вступают в некоторое противоречие с зональными принципами районирования сортов. При таком подходе возможности некоторых сортов

4

яровой пшеницы полностью не реализуются. В связи с этим при подборе сортов в каждой почвенно - климатической зоне необходимо учитывать возможности сорта приспосабливаться к конкретным условиям и отбирать такие сорта, которые обладают стабильно высокой урожайностью в изменяющихся условиях среды.

Актуальным является изучение сортовых реакций растений пшеницы в конкретных условиях года, что возможно лишь при систематическом контроле за их ростом и развитием в онтогенезе во взаимосвязи с почвенными и гидротермическими условиями. Современная диагностика состояния посевов позволит установить оптимальные условия для эффективного формирования урожайности.

Цель исследований - изучить особенности формирования урожайности, налива и качества зерна сортов яровой мягкой пшеницы разных групп спелости в зависимости от метеорологических условий умеренно -засушливой колочной степи Алтайского края. Задачи исследований:

1. Изучить особенности роста, развития и формирования урожайности пшеницы в онтогенезе в зависимости от метеорологических условий.

2. Выявить определяющие элементы продуктивности яровой пшеницы на этапах органогенеза, установить зависимость между ними и степень их изменчивости.

3. Изучить влияние основных элементов продуктивности на потенциальные возможности разных сортов пшеницы.

4. Дать оценку фотосинтетической деятельности изучаемых сортов яровой пшеницы.

5. Изучить особенности налива и формирования качества зерна сортов яровой пшеницы.

6. Дать экономическую оценку возделывания сортов яровой мягкой пшеницы в условиях умеренно засушливой колочной степи Алтайского края.

Научная новизна. Формирование элементов продуктивности сортов яровой мягкой пшеницы разных групп спелости осуществляется на III - V этапах органогенеза и зависит от агроклиматических факторов. В засушливых условиях сокращается количество закладываемых колосков и цветков в конусе нарастания. Редукция элементов продуктивности колоса происходит преимущественно на VIII - IX этапах органогенеза, особенно в условиях повышенных температур. Компенсация потери элементов продуктивности происходит за счёт увеличения фотосинтетической деятельности листового аппарата, массы 1000 зёрен и натуры зерна. Определена сортовая специфичность реакции яровой мягкой пшеницы на агроклиматические условия. Выявлены наиболее адаптированные к условиям зоны сорта: среднеранний - Омская 36, среднеспелый - Алтайская 325, среднепоздние - Омская 28 и Алтайская 105.

Положения, выносимые на защиту:

1. Интенсивность ростовых процессов, сроки и темпы прохождения этапов органогенеза растений пшеницы, формирование элементов продуктивности и их сохранность в условиях колочной степи Алтайского края.

2. Реализация потенциальной продуктивности сортов яровой пшеницы определяется сохранностью элементов структуры урожая в критические периоды развития растений.

Практическая значимость. Исследование прохождения фаз налива зерна яровой пшеницы имеет большое практическое значение для установления оптимальных сроков уборки и повышения посевных и технологических качеств зерна. Результаты исследований могут быть использованы при чтении курсов лекций по физиологии растений, растениеводству и селекции в аграрных вузах, в селекционной работе по

созданию сортов яровой пшеницы для районирования в конкретных почвенно - климатических зонах.

Апробация работы. Материалы исследований доложены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Алтайского ГАУ (г. Барнаул, 2009, 2010 гг.), на Всероссийской научно - практической конференции «Перспективы развития агропромышленного комплекса России» (Москва 2008 г.), на научно -практической конференции « Молодые учёные - сельскому хозяйству Алтая» (Барнаул, 2009), на международной научно - практической конференции « Научное обеспечение агропромышленного производства» (Курск 2010), на международной научно - практической конференции « Аграрная наука -сельскому хозяйству» (Барнаул, 2010, 2012 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе одна работа в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, рекомендаций производству, библиографического списка, приложений. Работа изложена на 182 страницах, содержит 41 таблицу, 12 рисунков, 12 приложений. Библиографический список включает 199 источников, в том числе 10 на иностранных языках.

ГЛАВА I. РОСТ И РАЗВИТИЕ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ Яровая пшеница - одна из распространённых продовольственных культур России и Алтайского края. Зерно пшеницы содержит в себе наиболее важные элементы пищи человека. « Ни один хлебный злак не представляет нам такого выгодного сочетания двух основных начал пищи: азотистого -белков и безазотистого - углеводов» (Тимирязев, 1949).

В зерне пшеницы в среднем находится 12 - 26% белка, 63 - 73% безазотистых экстрактивных веществ, 2 - 2,5 % жира, 2 - 3% клетчатки, 10 -14% воды и 1,5 - 2% золы, а также сахорообразующий фермент - амилаза, улучшающий качество хлеба. В зерне имеются также витамины А, Вь В2, РР, и др. Питательность пшеничного хлеба очень высокая. Это объясняется тем, что в нём содержатся наиболее важные элементы пищи (белки, крахмал, сахар, витамины и др.) (Княгичев,1951; Козьмина, Кретович,1951; Перекальский, 1961; Разумов, 1961; Сигов, 1981).

Яровая пшеница - самоопыляющееся растение длиною дня (Куперман, 1956). В культуре яровой пшеницы распространено два вида: мягкая (Triticum aestivum L), дающая муку высоких хлебопекарных качеств (сорта сильных и ценных пшениц), и твёрдая (Triticum dumm Desf) - с повышенным содержанием белка в зерне, используемая для изготовления высококачественных макарон (Тихомиров, 1995).

Мягкая обыкновенная пшеница является наиболее пластичной по всем своим свойствам по сравнению с другими видами рода Triticum (Куперман, 1956). Наибольший удельный вес в посевах из возделываемых видов, как у нас в стране, так и в целом мире, приходится на долю вида мягкой пшеницы. В нашей стране этот вид занимает около 90% площадей, отводимых под пшеницу. Мягкая пшеница в посевах представлена озимыми и яровыми формами. Воздействие окружающей среды и человека создало среди вида мягкой пшеницы большое разнообразие разновидностей, которые

отличаются между собой по морфологическим признакам: остистости, опушенности колосковых чешуй, окраски колоса, зерна и др. признакам.

На территории нашей страны в посевах преимущественно возделываются сорта, относящиеся к следующим разновидностям: лютесценс, ферругинеум, альборубрум, грекум, гостианум и др. Под воздействием почвенно-климатических условий районов возделывания сформировались отдельные экологические группы этого вида, которые отличаются между собой по хозяйственным признакам и требованию к условиям произрастания (Майсурян, 1960; Вавилов, 1966; Казарцева, Казакова, 2007).

1.1 Биологические особенности яровой пшеницы

В степной и лесостепной зонах края фактором, ограничивающим урожайность, в большинстве случаев является недостаток влаги: её единственным источником здесь являются осадки. Наиболее полно использовать влагу осадков позволяют правильно выбранные сроки сева, что оказывает большое влияние на величину урожая пшеницы и его качество. Срок сева существенно изменяет эффективность всех агротехнических мероприятий - предшественников, удобрений, способов обработки почвы, норм высева.

Наибольшая потребность пшеницы во влаге отмечается в период за 15 -20 дней до выколашивания и спустя 8-10 дней после него. Этот период называют «критическим» по отношению к влаге (Богомягков, 1966).

Колошение пшеницы наступает через 40 - 60 дней после посева в зависимости от сорта и срока сева. Таким образом, совместить максимум выпадающих осадков с «критическим» периодом можно при посеве пшеницы 15-25 мая. Эти сроки получили название оптимальных для условий умеренно засушливой колочной степи Алтайского края (Богомягков., 1966; Якубцинер, Луке, Архангельская, 1954).

Влага оказывает сильное влияние на энергию прорастания семян. При влажности почвы 18 - 25% прорастание зерна и полнота всходов наилучшие,

9

при 15 - 17% прорастание и полнота всходов несколько снижаются. Оптимальные условия для прорастания зерна и дружного появления всходов яровой пшеницы складываются при температуре почвы 12 - 15°С и влажности 18 - 25% (Носатовский , 1950; Иванов, 1968; Перекальский, 1961).

Данные условия обеспечивают появление всходов на 6 - 7 -й день после посева. Если весна прохладная, то всходы появляются на 15 - 16 день и часто изреженные. Всходы пшеницы сравнительно хорошо переносят небольшие заморозки. Дружность появления всходов - одно из условий высокого урожая. Если всходы развиваются одновременно, это способствует хорошему развитию растений на всех этапах органогенеза, увеличивается сохранность растений ((Богомягков, 1966; Ижик, 1976).

На качество всходов сельскохозяйственных растений оказывают влияние многочисленные факторы. H.H. Кулешов(1963) делит их на пять групп: качество семян, метеорологические условия, агротехника, физико -механические свойства почвы, болезни и вредители, поражающие семена и проростки.

Генкель В.А. и Кушнаренко C.B. (1966) указывают на отрицательное действие пониженных температур в период вегетации. Угнетение роста надземной массы при пониженных температурах ведёт к нарушению процесса фотосинтеза.

Максимов H.A. (1952) отмечает, что минимальные и максимальные температурные точки роста являются точками остановки ростовых процессов, но не гибели растений. Однако продолжительное пребывание растений в таком состоянии может привести к их гибели.

Пшеница требовательна к плодородию, чистоте и механическому составу

почвы. Лучшими почвами для яровой пшеницы в Алтайском крае являются

чернозёмы обыкновенные, южные и выщелоченные, можно сеять и на тёмно

- каштановых почвах. Мало пригодны, особенно для твёрдых пшениц,

светло - каштановые, засолённые и кислые почвы. При высоком уровне

ю

агротехники пшеницу можно успешно возделывать на разнообразных типах почв. Яровая пшеница чувствительна к механическому составу почв. Тяжёлые, плохо прогреваемые почвы и лёгкие, песчаные с недостаточным запасом влаги и пищи малопригодны для посева пшеницы (Трофимов, 1967; Богомягков, 1975).

Большое значение для развития растений пшеницы имеет сложение почвенного профиля, наличие или отсутствие уплотнённых слоёв. Пшеница довольно отзывчива на состояние почвенной плотности. Урожаи её снижаются как при большой рыхлости почвы, так и при сильном её уплотнении. Оптимальные показатели почвенной плотности для пшеницы различны для разных районов её возделывания (Сиротенко,1976; Казарцева, Казакова, 2007).

Свет также необходим растениям, как тепло и влага. Под влиянием солнечного света и тепла в растениях происходит фотосинтез, в результате которого в них образуются органические вещества. Солнечный свет оказывает влияние и на другие физиологические процессы растительного организма: на формирование органов плодоношения, семян, накопление в них углеводов, белков и других веществ (Ничипорович, 1956; Пруцков, 1977; Третьяков, 1998).

1.2 Особенности роста, развития и онтогенеза растений

яровой мягкой пшеницы

Исследование закономерностей роста и развития растений является одной из центральных проблем физиологии растений. У однолетних �