Разработка приемов формирования и уборки высокопродуктивного семенного травостоя овсяницы красной (Festuca rubra L.) в условиях Центрального региона Российской Федерации

Трухан, Ольга Владимировна

Автореферат диссертации по теме "Разработка приемов формирования и уборки высокопродуктивного семенного травостоя овсяницы красной (Festuca rubra L.) в условиях Центрального региона Российской Федерации"

На правах рукописи

Трухан Ольга Владимировна

РАЗРАБОТКА ПРИЕМОВ ФОРМИРОВАНИЯ И УБОРКИ ВЫСОКОПРОДУКТИВНОГО СЕМЕННОГО ТРАВОСТОЯ ОВСЯНИЦЫ КРАСНОЙ (Festuca rubra L.) В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОГО РЕГИОНА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

06.01.05 - СЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва -2005

Работа выполнена в Государственном научном учреждении "Всероссийский научно-исследовательский институт кормов имени В. Р Вильямса" Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный кандидат сельскохозяйственных наук

руководитель: Переправо Николай Иванович

Официальные доктор сельскохозяйственных наук,

оппоненты: профессор

Рубцов Михаил Иванович;

кандидат сельскохозяйственных наук Власенко Николай Михайлович

Ведущая организация:

Российский государственный аграрный университет - Московская сельскохозяйственная академия имени К. А. Тимирязева

Защита состоится "{$■ " О/С/пЗбкА 2005 г. в 1330 часов на заседании диссертационного совета Д 006.019.01 при ГНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт кормов имени В. Р. Вильямса" по адресу: 141055, Московская область, г. Лобня, п/о Луговая, Научный городок

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института кормов имени В. Р. Вильямса

Автореферат разослан "_/." 2005 г.

Просим Вас принять участие в заседании совета или прислать свой отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью.

Ученый секретарь

диссертационного совета / Трофимова Л. С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Овсяница красная (Festuca rubra L.) является ценной и перспективной культурой для всех регионов России. Она считается одним из лучших компонентов для создания пастбищ, газонов, а также используется для благоустройства спортивных площадок, полевых аэродромов и в фитомелиоративных целях. Однако широкое ее применение сдерживается недостатком семян в связи с низкой продуктивностью существующих сортов и несовершенством технологий ее семеноводства.

Созданный во Всероссийском научно-исследовательском институте кормов имени В. Р. Вильямса и включенный в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию с 2003 года, сорт овсяницы красной Сигма обладает повышенной семенной продуктивностью. В благоприятные годы она достигает 400-500 кг/га, что значительно выше, чем у ранее районированных сортов. Важной особенностью сорта является высокая устойчивость к осыпанию семян даже при достижении полной спелости. Новый сорт отличается такими хозяйственно ценными признаками, как высокая урожайность сена и зеленой массы, ранним весенним и послеукосным отрастанием, долголетием, зимостойкостью и засухоустойчивостью, устойчив к частому скашиванию. Сорт овсяницы красной Сигма предназначен для газонного, пастбищного и фитомелиора-тивного использования. Для его широкого распространения, с целью устранения существующего дефицита семян этой ценной кормовой и газонной культуры, необходимо разработать научно обоснованную систему семеноводства, с учетом биологических особенностей данного сорта.

Работа выполнена в соответствии с Программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Россельхозакадемии по научному обеспечению развития АПК Российской Федерации на 1995-2000 и 2001-2005 гг.

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в разработке эффективных агротехнических приемов возделывания овсяницы красной на семена с учетом биологических закономерностей формирования высокой семенной продуктивности, на примере сорта Сигма.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

• выявить оптимальные параметры структуры семенных ценозов овсяницы красной сорта Сигма;

• установить эффективные способы посева и нормы высева семян, обеспечивающие достижение оптимальных параметров структуры семенных травостоев;

• определить оптимальный уровень азотного питания семенных цено-

зов овсяницы красной;

Р«С. НАЦИОНАЛЬНАЯ кнклматш

• установить оптимальные сроки осеннего подкашивания вегетативной массы в год посева и отавы в год получения семян;

• изучить динамику цветения и созревания семян овсяницы красной сорта Сигма и определить оптимальные сроки уборки семян, продолжительность их послеуборочного дозревания и предельные сроки хранения;

• дать экономическую и энергетическую оценку эффективности разрабатываемых технологических приемов.

Научная новизна исследований. Впервые для Центрального региона Российской Федерации изучены биологические особенности и дано экспериментальное обоснование оптимальных параметров структуры семенных посевов овсяницы красной, на примере нового сорта Сигма, при которых наиболее полно реализуются потенциальные возможности растений по семенной продуктивности.

Установлены биологические особенности формирования семенных ценозов культуры при различной густоте стояния растений, дозах внесения азотных удобрений, сроках осеннего подкашивания. Научно обосновано применение пониженных норм высева, рациональных доз внесения азотных удобрений и своевременного проведения осеннего подкашивания, позволяющих сформировать семенной травостой с заданными параметрами структуры, при которых наиболее полно реализуется потенциальная семенная продуктивность культуры.

Выявлены наиболее точные критерии определения уборочной спелости семенного травостоя овсяницы красной и оптимальные сроки уборки семян. Изучены особенности цветения овсяницы красной сорта Сигма, в частности, суточный ритм и динамика этого процесса.

Установлены закономерности послеуборочного дозревания семян и допустимые сроки их хранения в стандартных условиях складирования.

Практическая значимость работы. Разработаны основные технологические приемы возделывания семян овсяницы красной, включающие оптимальные нормы высева и способы посева, дозы и сроки внесения азотных удобрений, наиболее эффективные сроки осеннего подкашивания, оптимальные сроки уборки, применение которых при минимальных затратах позволяет получать 350 - 450 кг/га кондиционных семян.

Реализация результатов исследований. Основные результаты исследований опубликованы в 7 научных работах. Разработанные технологические приемы выращивания семян овсяницы красной сорта Сигма прошли производственную проверку в 2001-2003 гг. на опытном поле ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса, дальнейшее внедрение в ОПХ "Ермолино" Дмитровского района и на Московской селекционной станции Серебряно-Прудского района Московской области.

Разработанная технология производства семян овсяницы красной рекомендуется для внедрения в хозяйствах Центрального региона России на площади 2-2,5 тыс» га..,,..

. » 1 Л^ В-

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на Международных конференциях молодых ученых (Москва, Институт общей генетики, 2002; Пущино, 2003; ВНИИА, 2004), на заседаниях научно-технического совета Селекцентра ВНИИ кормов в 1998-2005 гг.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 212 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, содержит 20 рисунков, 38 таблиц, 50 приложений. Список литературы включает 211 наименований, включая 45 на иностранных языках.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проведены в 1998-2003 гг. в экспериментальном семеноводческом севообороте на опытном поле ГНУ ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса в Мытищинском районе Московской области.

Почва опытного участка дерново-среднеподзолистая, среднесугли-нистая, хорошо окультуренная. Перед закладкой опытов содержание гумуса в пахотном слое почвы 0-20 см составляло 2,3-2,7 %; рН солевой вытяжки - 5,3-5,7; гидролитическая кислотность - 1,7-2,0 мг-экв. на 100 г почвы; содержание общего азота - 0,12-0,16%; подвижного фосфора -19,9-30,8; обменного калия - 8,0-12,5 мг на 100 г почвы.

Метеорологические условия в годы проведения исследований резко отличались как по температурным режимам, так и по количеству выпадавших осадков, что позволило дать объективную оценку изучаемым агро-приемам. Наиболее теплыми и засушливыми были весенне-летние периоды 1999 и 2002 гг., а наиболее прохладными и дождливыми - вегетационные периоды 2000 и 2003 гг.; 1998 год характеризовался контрастными погодными условиями: поздней неустойчивой весной, жарким засушливым июнем, прохладной и дождливой второй половиной лета. Погодные условия в 2001 году в целом были благоприятными. Год характеризовался мягкой зимой, благоприятными для развития растений весной и летом.

Исследования проводились в 6 полевых и 2 лабораторных опытах с новым районированным сортом овсяницы красной Сигма. Предшественниками для семенной культуры в разные годы были однолетние травы на зеленый корм и яровые зерновые (ячмень). Подготовка почвы к посеву -общепринятая в семеноводстве многолетних трав для Центрального региона России.

Система применения удобрений включала предпосевное внесение Р30К60 и подкормки травостоя в два срока: осенью в начале сентября Р45К60 и ранней весной в начале отрастания N60, за исключением опытных делянок, где изучалось влияние минерального азота.

Уборка семян с опытных делянок осуществлялась комбайном Сампо-130 методом прямого комбайнирования при влажности семян 25-35%, кроме опыта, где изучались сроки уборки семян.

Учеты и наблюдения, экономическая и энергетическая оценка проводились согласно "Методическим указаниям по проведению исследований в семеноводстве многолетних трав" (М., 1986); "Методическим указаниям по проведению производственной проверки научных разработок в кормопроизводстве" (М., 1987); "Методическому пособию по агроэнергетической и экономической оценке технологий и систем кормопроизводства" (М., 1995); Математическая обработка полученных данных проводилась методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Биологические особенности формирования семенной продуктивности овсяницы красной при различной густоте стояния растений.

Одним из основных приемов, позволяющих реализовать максимальную семенную продуктивность растений, является формирование оптимальной их густоты на единице площади. С целью выявления оптимальной площади питания растений овсяницы красной нами были изучены 12 вариантов с густотой стояния растений в год посева в пределах от 30 до 600 шт./м2.

Результаты исследований свидетельствуют, что наиболее полно потенциальные возможности растений по семенной продуктивности реализуются в фитоценозе овсяницы 1фасной при густоте стояния растений 90210 шт./м . В этом случае формируется семенной травостой с плотностью генеративных побегов 1,4-1,6 тыс. шт./м2 в 1-й год его использования и 0,7-1,0 тыс. шт./м2 во 2-й год пользования. При этом параметры структуры генеративных побегов были наилучшими: длина метелки - 11,9-12,4 см, количество колосков в метелке - 24-26 шт., цветков в соцветии - 142-151 шт., выполненных семян в соцветии - 95-101 шт. Семенная продуктивность в 1-й год пользования травостоем составила 86,8-94,2 г/м2, во 2-й год - 43,4-33,1 г/м2. Прибавка урожая семян в посевах с оптимальной густотой растений, по сравнению с загущенными посевами (400-600 шт./м2), составила 17,9 %, а коэффициент размножения семян увеличился в 2—4 раза.

В очень загущенном посеве (400-600 шт. /м2) семенная продуктивность во 2-й год пользования снизилась практически в 3 раза. Что было связано с формированием большого количества вегетативных побегов (до 7,5-8 тыс. шт./м ) в ущерб генеративным, доля которых составила всего 67% (0,5-0,6 тыс. шт. /м2) от общего числа побегов.

Таким образом, наиболее благоприятные условия для формирования не только наибольшего количества генеративных побегов но и повышенной их обсемененности создаются в сравнительно разреженных травостоях овсяницы красной, что происходит в результате равномерного перераспределения всех жизненно важных ресурсов, таких как питательные вещества, влага и свет, между всеми компонентами семенного ценоза в условиях оптимальной площади питания растений.

2. Влияние норм высева и способа посева на семенную продуктивность овсяницы красной. Основными агротехническими приемами, регулирующими уровень плотности семенного травостоя, являются норма высева и способ посева семян. Для установления рациональных норм высева и способа посева семян, обеспечивающих формирование оптимальной густоты стояния растений, в полевом опыте было изучено шесть различных градаций норм высева - от 4 до 10 кг/га при рядовом (15 см) и от 2 до 8 кг/га при черезрядном (30 см) способах посева (табл. 1).

1. Структура семенного травостоя и урожайность семян овсяницы красной при различных способах посева и нормах высева семян в среднем за 4 года (1999,2000гг. закладки 1998г.; 2000,2001гг. закладки 1999г.)

Ширина Норма высева, кг/га Кол-во генеративных побегов, шт./м2 Дли на сод ве-тия, см Масса Урожайность семян по годам пользования, кг/га

междуря-дий, см в 1-й год во 2-й год сред нее за 4 года семян со 100 соцветий, г 1-ый год (среднее за 19992000гг.) 2-ой год (среднее за 20002001гг.) в сред нем за 4 юда %к контролю

10 контроль 1016 495 756 11,7 5,32 518 224 371 100

15 8 974 556 765 11,6 5,98 552 244 398 107

6 914 670 792 11,9 6,07 526 340 433 117

4 839 677 758 12,1 6,74 520 341 430 116

8 952 496 724 11,6 5,80 514 258 386 104

30 6 898 602 750 11,8 6,05 504 316 410 111

4 866 681 773 12 6,40 532 353 443 119

2 630 669 649 12,2 6,57 387 344 366 99

HCPos 82 68 53 0,3 0,42 29 28 24

Наибольшее количество генеративных побегов в первый год пользования (974-1016 шт./м2) сформировалось в травостоях, заложенных с нормами высева 8-10 кг/га. Во второй год пользования семенным травостоем количество генеративных побегов в этих посевах сократилось в 1,8-2,1 раза (до 495-556 ШТ./М2), а урожайность семян снизилась более чем в 2 раза (табл. 1). В разреженных посевах (при нормах высева 4-6 кг/га) количество генеративных побегов было более стабильным по годам пользования. В среднем за 4 года максимальная урожайность семян была получена

при высеве рядовым способом 4—6 кг/га семян (430-433 кг/га) и при высеве черезрядным способом 4 кг/га семян (443 кг/га). Увеличение урожайности семян по сравнению с контролем при этом составило 16-19 %.

При высеве 2 кг/га семян побегообразовательная способность овсяницы красной не реализовалась в полной мере из-за сильного угнетения сорной растительностью в период от появления всходов до начала кущения.

3. Влияние внесения азотных удобрений на семенную продуктивность овсяницы красной. Внесение азотных удобрений является одним из основных агротехнических приемов, повышающих урожайность семян злаковых трав. Однако, при избытке азота семенные посевы трав могут полегать и сильно снижать семенную продуктивность.

В связи с этим был поставлен полевой опыт, включающий варианты с весенним и дробным весенним и осенним внесением азота в пределах от 30 до 120 кг/га. Осенью азотные удобрения вносили после подкашивания. Весенняя подкормка азотом проводилась в начале отрастания культуры.

Азотные удобрения стимулировали побегообразование овсяницы красной. За весенне-летний период 1999 г. в контрольном варианте (без внесения удобрений) количество побегов увеличилось на 204 % по сравнению с весенним и составило 4,7 тыс. шт./м2, а при внесении Neo - увеличилось на 232 % и к концу вегетационного периода достигло 6,2 тыс. шт./м2.

В 2002 г. был отмечен значительно меньший прирост общего числа побегов за период вегетации, всего 0,8-1,2 тыс. шт./м , что объясняется влиянием крайне засушливых условий весенне-летнего периода этого года.

Проведенные наблюдения подтверждают, что сорт овсяницы красной Сигма отличается высокой зимостойкостью. Практически абсолютная перезимовка растений (99,7-99,8 %) наблюдалась во все годы исследований. Отрицательное воздействие низких температур зимнего периода и весеннего выпревания больше проявилось на увеличении отмирания листьев овсяницы красной. Гибель побегов и листьев за зимний период в годы исследований составляла соответственно 0,4—13 % и 16,7—47,0 %.

После цветения во всех вариантах опыта, где были внесены азотные удобрения, была отмечена повышенная склонность к полеганию. Степень полегания генеративных побегов во время созревания семян напрямую зависела от погодных условий в этот период. Так, в жарком и засушливом 1999 г., в вариантах с небольшими дозами внесения азотных удобрений от 30 до 60 кг/га и при дробном внесении N90 полегание практически отсутствовало, в то время как в дождливом 2003 г., даже в вариантах без внесения азота, степень полегания составила 52-59 %, а при внесении N120 - 74 %. Генеративные побеги овсяницы красной в полегших посевах снижали интенсивность роста, а также наблюдалась задержка наступления спелости семян на 2-3 дня по сравнению с контрольным вариантом. Во время уборки большая часть генеративных побегов в полегшем посеве находится на

уровне 30 см и ниже, что затрудняет работу комбайна. В итоге растут потери семян при уборке урожая, значительно повышается влажность вороха.

Азотные удобрения оказывают непосредственное влияние на формирование элементов структуры соцветия. Внесение азотных удобрений способствовало увеличению длины метелки на 10,2-25,5 %, увеличению количества семян в ней на 23-42 шт., а также повышало завязываемость семян на 8-13 % и массу семян со 100 соцветий на 0,4-1,0 г. (табл. 2).

2. Влияние азотных удобрений на структуру генеративных побегов и урожайность семян овсяницы красной (среднее за 1999-2003 гг.)

Вариант Кол-во генеративных побегов, ШТ./М2 Длина со две тля, см Завязываемость семян, % Кол-во семян в соцве тин, шт. Масса семян со 100 соцветий, г Биологическая урожайность семян, кг/га Фактическая урожайность семян

кг/га %к контролю

Без удобрений - контроль 782 9,8 57 62 5,74 361 298 100

Р45К60-Ф0Н 850 9,8 62 68 5,77 391 326 109

Фон +N30 весной 978 10,8 65 85 6,14 467 383 129

Фон "^N45 ««нов 1065 П,2 70 104 6,46 517 428 144

Фон 1063 11,4 66 99 6,57 546 440 148

Фон +N90 «юной 955 11,4 68 100 6,64 484 359 121

Фон +N[20 весной 670 12,3 55 90 6,73 350 204 68

Фон+Ызовсс+ N30 осенью 1103 па 65 92 6,34 527 428 144

Фон+Ы3оте;+ N¿0 осенью 1044 11,4 66 104 6,40 524 412 138

ФоН+М45иес+ N45 осенью 1047 11,4 69 103 6,29 510 416 140

Фон ^"N43 осенью 1054 10,8 66 82 5,90 453 381 128

НСР05 110 0.7 5 14 0,40 65 38

Наибольшая биологическая урожайность семян (517-546 кг/га в среднем за четыре года), была получена при внесении азотных удобрений весной в дозе 45-60 кг/га д.в., а также при дробном внесении 60 и 90 кг/га.

Фактический сбор семян при внесении оптимальных доз-азота не превышающих N60 составлял 428-440 кг/га, что на 44-48 % было выше контроля, при дробном внесении N90- 412-416 кг/га, что на 38-40 % превышало контроль. Количество генеративных побегов при этом было наибольшим (1044-1103 шт./м2). При внесении N120 весной количество генеративных побегов снизилось до 670 шт./м2, а фактическая урожайность составила в среднем за четыре года всего 204 кг/га (на 32 % ниже контроля).

Таким образом, для формирования высокопродуктивного неполегающего или слабо полегающего семенного травостоя необходимо ограничивать дозу азота до 45-60 кг/га, внося его в весенний период, в начале отрастания овсяницы красной. При этом снижается себестоимость производимых семян до 33,9-34,2 руб./кг, то есть на 10-11 % по сравнению с дробным внесением N50-90 или на 32 % по сравнению с внесением N90 весной, а также достигается самый высокий уровень рентабельности производства 198-201%.

С увеличением нормы внесения азотных удобрений до 120 кг/га содержание общего азота в растениях увеличивалось более чем в 2 раза с 1,06 % (в контрольном варианте) до 2,14 %. Содержание фосфора и кальция в надземной массе при этом также возрастало, что связано с улучшением обменных процессов в растениях. Внесение азотного удобрения обусловило увеличение потребления К20 в 1,4-2 раза.

В сумме за два года пользования семенным травостоем овсяницы красной вынос основной и побочной продукцией М:Р:К:Са составил соответственно в варианте без внесения удобрений - 53:11:64:26 кг/га, на фос-форно-калийном фоне - 61:13:73:28, при внесении Ибо - 137:23:119:156. Таким образом, при внесении азота вынос по некоторым элементам увеличился более чем в 2 раза. Коэффициент использования азотных удобрений при весеннем внесении Ы45.60 составил 61-63 %.

4. Влияние сроков осеннего подкашивания на урожайность семян овсяницы красной. Чрезмерное развитие вегетативных побегов осенью и образование большой листовой массы к моменту ухода в зиму может отрицательно сказаться как на условиях перезимовки, так и на последующем весеннем отрастании побегов. Необходимым технологическим приемом, регулирующим развитие семенного травостоя осенью, является осеннее подкашивание вегетативной массы в первый год жизни и отавы в годы пользования.

В 1998-2002 гг. были проведены исследования по изучению влияния сроков осеннего подкашивания и осеннего и весеннего сжигания вегетативной массы в первый год жизни семенного травостоя и отавы в годы получения семян на семенную продуктивность в следующем году.

Как показали наблюдения, сроки подкашивания оказали существенное влияние на побегообразование овсяницы красной в осенний период.

Так, наибольшее количество вегетативных укороченных побегов к моменту окончания вегетации образовалось в вариантах при подкашивании 1530 августа - 3,0 тыс. шт./м2 осенью 1-го года жизни и 4,8—4,9 тыс. шт./м2 -осенью 2-го года жизни, а менее всего в вариантах с поздним подкашиванием - 10 октября - соответственно 2,4 тыс. шт./м2 и 3,8 тыс. шт./м2. Таким образом, раннее осеннее подкашивание семенного травостоя стимулировало побегообразование овсяницы красной осенью первого и второго года жизни, а также в период весеннего кущения в следующем году.

Наибольшая гибель побегов и листьев за зимний период наблюдалась в вариантах без подкашивания (в среднем за 4 года - соответственно 10,3 % и 50,2 %). При проведении раннего осеннего подкашивания количество погибших за зиму побегов снизилось на 12,5-25 %. Что объясняется эффективным устранением опасности выпревания, снижения поражения фитопатогенами и пониженным расходом запасных пластических веществ на дыхание при своевременном удалении избыточной листовой массы.

В результате исследований было установлено, что наибольшее число генеративных побегов в следующем году дают побеги летне-осеннего кущения, имеющие перед уходом в зиму 2-5 живых листьев. Между количеством вегетативных укороченных побегов с 2-3 зелеными листьями в семенном травостое осенью и количеством генеративных побегов в следующем году выявлена наиболее сильная корреляционная зависимость(г = 0,7).

В среднем за 4 года наибольшее количество генеративных побегов (908 и 950 шт./м2), а также самая высокая урожайность семян (412 и 414 кг/га) сформировались в вариантах с осенним подкашиванием 30 августа и 15 сентября (табл. 3). Доля вегетативных укороченных побегов с 2-3 зелеными листьями в травостое перед уходом в зиму составляла при этом 6879% в 1-й год жизни и 85-88% во 2-ой год жизни семенного травостоя.

Максимальный сбор семян овсяницы красной в первый год пользования (429-456 кг/га в среднем за 1998, 2002 гг.) был получен при подкашивании 15 и 30 августа и в первой половине сентября, что всего на 2-8% выше, чем на контроле. Это связано с тем, что при летнем сроке посева, особенно при посеве в начале июля (в 2001 г.), нарастание вегетативной массы не было столь активным, как во второй год жизни культуры Как показали результаты наших исследований, подкашивание семенного травостоя в первый год жизни является целесообразным при формировании урожайности вегетативной массы не менее 600-650 кг /га сухого вещества или 2,0-2,5 т /га зеленой массы.

Во второй год пользования семенным травостоем урожайность семян при проведении осеннего подкашивания в оптимальные сроки (30 августа и 15 сентября) в 2,4 раза превышала контроль (370 и 371 кг/га при 154 кг/га - в варианте без подкашивания). Таким образом, осеннее подкашивание является наиболее актуальным во второй год жизни семенного травостоя.

3. Влияние сроков подкашивания на структуру генеративных побегов и урожайность семян (среднее за 1999-2002 гг.)

Кол-во генера- Длина Масса семян Масса 1000 семян, г Фактическая урожайность, кг/га

Вариант опыта тивных побегов, шт./м2 соцве тия, см со 100 соцветий, г 1-й год пользования 2-й год пользования среднее за 4 года

Без подкашивания - контроль 573 11,7 5,6 1,29 420 154 287

Весеннее сжигание 496 10,4 5,32 1,19 333 158 245

Подкашивание 15 августа 779 11,3 5,86 1,30 429 252 341

Подкашивание 30 августа 908 11,0 6,00 1,34 456 371 414

Подкашивание 15 сентября 925 11,1 5,80 1,34 456 370 412

Подкашивание 30 сентября 781 10,6 5,42 1,28 369 294 332

Подкашивание 10 октября 644 10,4 5,19 1,24 397 170 283

Осеннее сжигание 458 10,4 5,25 1,42 461 243 352

НСР05 65 0,6 0,47 0,09 36 23 20

Весеннее сжигание отрицательно сказалось на образовании генеративных побегов (их образовалось на 24 % меньше по сравнению с контролем) и на формировании семян овсяницы красной. В результате урожайность семян снизилась на 14 %, и составила в среднем за 4 года -245 кг/га. При сжигании травостоя в осенний период урожайность семян увеличивалась на 23 % по сравнению с контролем, но составила лишь 85 % от урожайности семян, полученной при осеннем подкашивании травостоя 30 августа и 15 сентября.

5. Цветение овсяницы красной. Для изучения динамики и механизма цветения овсяницы красной в травостое было произвольно выбрано и закреплено 20 генеративных побегов. Всего в 1998 г. на 20-и анализируемых побегах было 583 колоска и 2911 цветков, в 1999 г. - 454 колоска и 2714 цветков.

Цветение овсяницы красной начинается во второй декаде июня и продолжается в среднем 9-11 дней. Интенсивность цветения нарастает, достигая максимума на 3-4 день от начала фазы, затем постепенно снижается. Сорт Сигма отличается вечерним типом цветения и зацветает в 14-15 часов. Для него характерно наличие двух пиков массового раскрытия цветков. Первый начинается через 0,5-1,5 часа после начала цветения в 16-16

часов. Другой, менее выраженный, начинается в 18-19 часов, когда большая часть цветков, зацветающих в первый период, уже закрывается. Цветение обычно начинается в верхней части метелки, исключая 1-3 верхушечных колоска. Цветки нижней 1/3 ее части обычно зацветают и отцветают позже. В колосках сначала зацветают последние или предпоследние нижние цветки. На следующий день в этих колосках чаще всего цветут вышерасположенные цветки, а в колосках, расположенных в нижней части соцветия, зацветают нижние цветки. В колоске одновременно могут цвести 2-4 цветка. Последними отцветают верхушечные цветки в колоске. Примерно 35 % цветков не дали завязей. При этом, как правило, не образовали завязей верхушечные цветки. Наиболее крупные семена сформировали нижние цветки в колосках, то есть те, которые зацвели первыми.

6. Определение оптимальных сроков уборки семян овсяницы красной. В 1998-2001 гг. нами были проведены исследования по определению оптимальных сроков уборки семян овсяницы красной сорта Сигма. В качестве критерия уборочной спелости семян изучались: изменение влажности семян в соцветиях в период созревания, сумма эффективных температур и количество дней от начала цветения до различных сроков проведения уборки способом прямого комбайнирования, при учете степени естественного осыпания в этот период.

Проведенные исследования показали, что осыпание семян овсяницы красной начинается при снижении их влажности до 40-35 %. Наиболее интенсивно осыпание семян происходит при снижении их влажности до 2015 %, т. е. после наступления полной спелости и отмирания генеративных побегов. В среднем за три года потери семян от естественного осыпания в этот период составляли всего 7-15 % от урожая собранных семян. Это характеризует повышенную устойчивость сорта Сигма к осыпанию семян.

Результаты исследований свидетельствуют, что наибольший сбор семян (416-428 кг/га) обеспечивает их уборка при снижении влажности с 37,2 до 27 %, т. е., в среднем, на 25-28 день от начала цветения, когда сумма эффективных температур (выше + 5°С) за период от начала цветения до уборки составляет 370-417°С (табл. 4). При уборке в этот период семена имели и наилучшие показатели посевных качеств. Масса 1000 семян составляла 1,48-1,49 г, всхожесть - 93-95 %, энергия прорастания - 74-80 %.

Уборка семян в более поздние сроки (при снижении влажности семян до 22,4 %) также является экономически эффективной, так как в этом случае значительно снижаются затраты на досушивание семян. При обмолоте травостоя в более ранние сроки (влажность семян более 45 %) процесс уборки сильно затруднен из-за плохой сепарации убираемой массы.

Урожайность семян овсяницы красной в наибольшей степени коррелирует с уровнем естественного осыпания семян (г = - 0,88), с числом дней от начала цветения (г = 0,73) и суммой эффективных температур воздуха (г = 0,71), с уровнем влажности семян перед уборкой (г = - 0,60), а также

с массой 1000 семян (г = 0,95). На первых этапах созревания повышенное содержание влаги и низкая масса семян лимитируют уровень их урожайности, а затем, как только эти показатели достигают оптимума, начинает действовать другой отрицательный фактор - осыпание семян.

4. Урожайность семян, их посевные качества и потери от естественного осыпания при разных сроках уборки (среднее за 3 года- 1998, 1999, 2001 гг.)

Интервал влажности семян перед уборкой, % Фактическая влажность семян перед уборкой,% Число дней от начала цветения Сумма температур (выше +5°С) от начала цветения, °С Естественное осыпание семян Урожай ность семян, кг/га Посевные качества семян

кг/га от урожайности семян,% Масса 1000 семян, г Всхожесть, %

60-55 56,7 15 217 198 0,97 72

55-50 53,2 17 260 240 1,07 74

50-45 47,7 21 297 325 1,27 86

45-40 42,0 24 348 387 1,44 92

40-35 37,2 25 370 418 1,48 93

35-30 31,6 27 394 1,6 0,4 426 1,49 94

30-25 27,0 28 417 7,8 1,9 416 1,49 95

25-20 22,4 30 440 16,2 4,2 381 1,45 94

20-15 16,5 31 460 29,0 9,0 308 1,42 92

НСР05 2,0 3 21 5,0 35 0,08 4,7

7. Определение продолжительности периода послеуборочного дозревания семян. С целью определения продолжительности послеуборочного дозревания семян определялись их посевные качества сразу после уборки и далее с интервалом через каждые 10 дней (в течение 1 месяца), затем через 1,5, 2, 2,5, 3 и 6 месяцев.

Свежеубранные семена овсяницы красной не имеют всхожести. Установлено, что они приобретают всхожесть соответствующую ГОСТу только на 40-й день после уборки (77-82 %). Затем посевные качества семян продолжают повышаться еще в течение 1 месяца и стабилизируются примерно на 60-75 день от начала уборки. Энергия прорастания и всхожесть семян в этот период в среднем за три года составили соответственно 76-80 % и 88-90 %.

Во влажные годы период послеуборочного дозревания более растянут, а их лабораторная всхожесть снижается на 2-3 %.

8. Влияние продолжительности времени хранения семян на сохранение их посевных качеств. Результаты лабораторно-полевого опыта показали, что семена овсяницы красной сорта Сигма в течение 3-х лет сохраняют высокие посевные качества (всхожесть - 75-93 %, энергия прорастания - 62-84 %). При дальнейшем хранении они начинают снижаться.

Резкий спад уровня жизнеспособности семян наступает после 5-и лет хранения. Так, лабораторная всхожесть семян через 5 лет хранения снизилась в 2 раза и составила 42 %, а полевая всхожесть уменьшилась до 13 %.

9. Экономическая и энергетическая оценка агротехнических приемов производства семян. Производственная проверка разработанных приемов семеноводства овсяницы красной проводилась в 2002-2003 гг. на опытном поле ГНУ ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса в Мытищинском районе Московской области на площади 1 га. Разработанная технология включала посев рядовым способом (15 см) с нормой высева семян (6 кг/га), весеннее внесение N45, проведение уборки прямым комбайнированием при влажности семян 25-30 %, осеннее подкашивание травостоя в первой половине сентября. Базовой технологией служили рекомендуемые ранее приемы выращивания семян овсяницы красной: рядовой посев с нормой высева 10 кг/га, внесение ^осенью + Ы45весной, раздельная уборка семян.

В условиях производства нашли подтверждение выводы, сделанные в ходе исследований в полевых и лабораторных опытах. Разработанная технология позволила увеличить урожайность семян до 348 кг/га и снизить себестоимость 1 кг семян с 48,6 до 33,5 руб. В результате повысилась рентабельность их производства со 109 до 204 % (табл. 5). Годовой экономический эффект в расчете на 1 га семенных посевов составил 9940 руб.

5. Сравнительная экономическая и энергетическая оценка выращивания семян овсяницы красной в условиях производства (среднее за 2002-2003 п-)

Показатели Технологии Разработанная

Базовая Разработанная к базовой,%

Урожайность 260 348 133,8

Стоимость продукции, тыс руб /га 26520 35496 133,8

Производственные затраты, тыс. руб./га 12624 11660 92,4

Себестоимость 1 кг семян, руб. 48,6 33,5 68,9

Рентабельность, % 109 204 187,2

Затраты совокупной энергии на 1 га семенных посевов, МДж 21980 21024 95,6

Энергозатраты яа 1 кг семян, МДж 84,5 60,4 71,5

Энергетическая оценка разработанной технологии показала, что использование эффективных и, в то же время, ресурсосберегающих агро-приемов, таких как снижение нормы высева, применение рациональных доз азотных удобрений, раннего осеннего подкашивания семенного травостоя и уборки семян в оптимальные сроки позволяет снизить затраты совокупной энергии на единицу получаемой продукции с 84,5 до 60,4 МДж на 1 кг семян, или на 28,5 % по сравнению с базовым вариантом.

выводы

1. В результате исследований для Центрального региона Российской Федерации научно обоснованы и разработаны основные технологические приемы выращивания и уборки семян овсяницы красной сорта Сигма. Определены оптимальные нормы высева и способы посева, рациональные дозы внесения удобрений, оптимальные сроки уборки семян и осеннего подкашивания семенного травостоя, которые позволяют получать 350-450 кг/га высококачественных семян.

2. Установлена оптимальная для семенного травостоя овсяницы красной густота стояния растений в год посева - 90-210 шт./м2, которая обеспечила в среднем за 4 года наблюдений наиболее высокую семенную продуктивность посевов - 63,1-65,8 г/м2 высококачественных семян при наилучших показателях структуры генеративных побегов.

3 Создание посевов с оптимальными параметрами достигается высевом семян этой культуры рядовым способом по 4-6 кг/га (при 100% посевной годности) или 4 кг/га черезрядно. Такие посевы обеспечивали в среднем за 4 года получение наибольшей урожайности семян 430-443 кг/га, что позволило получить условно чистый доход 29,3-31,0 тыс. руб./га и наиболее высокую рентабельность производства - 198-218 %. При этом коэффициент размножения семян увеличился в 1,9-3 раза, что является очень ценным в условиях дефицита сортовых семян овсяницы красной.

4. Исследования показали, что оптимальной нормой азотного удобрения является N45.60 в первый год пользования травостоем и N45 - во второй год. При этом в среднем за 4 года семенного использования травостоя фактическая урожайность семян составила 428—440 кг/га, что на 53 % выше контроля (без удобрений). Для овсяницы красной сорта Сигма, лимитирующим фактором является именно весеннее поступление азота. Дробное внесение азота не имело большого преимущества по сравнению с внесением разовой весенней дозы.

5. Повышение урожайности за счет оптимизации уровня азотного питания семенного травостоя при весеннем внесении N45.50 обеспечивало снижение себестоимости ссмян овсяницы красной до 33,9-34,2 руб./кг, получение наибольшей рентабельности - 198-201 % и условного чистого дохода - 29,2-29,8 тыс. руб./га, что на 53-57 % или на 10,1-10,8 тыс. руб./га выше, чем в варианте без внесения удобрений.

6. Наиболее эффективным сроком осеннего подкашивания семенного травостоя овсяницы красной является последняя декада августа - середина сентября. Доля вегетативных укороченных побегов с 2-3 зелеными листьями в травостое перед уходом в зиму составляла при этом 68-79 % в 1-й год жизни и 85-88 % во 2-й год жизни семенного травостоя. При подкашивании в этот период урожайность семян в среднем за 4 года достигала 412-414 кг/га (на 44 % выше контроля), в то время как в контрольном ва-

рианте (без удаления вегетативной массы), урожайность семян составила 287 кг/га.Урожайность семян овсяницы красной при весеннем сжигании составила 246 кг/га, что на 14% ниже, чем в контрольном варианте.

Осеннее подкашивание является наиболее актуальным во второй год жизни семенного травостоя, в первый год жизни его проведение целесообразно только при формировании излишней вегетативной массы (не менее 0.6-0,65 т/га сухого вещества) и не позднее 2-й декады сентября.

7. Установлено, что наиболее оптимальным сроком уборки семенных посевов овсяницы красной способом прямого комбайнирования является фаза восковой спелости семян, когда их влажность в соцветиях снижается с 37 до 27 %, что происходит в среднем на 25-28 день от начала цветения растений. Урожайность семян при уборке в эти сроки была максимальной и составила в среднем за 3 года 416-426 кг/га, при этом, семена имели очень высокие посевные качества: всхожесть - 93-95 %, энергию прорастания - 74-80 %, массу 1000 семян - 1,48-1,49 г.

8. Сорт овсяницы красной Сигма отличается повышенной устойчивостью к осыпанию семян. Так, в фазу полной спелости (влажность семян 16,5 %) потери от естественного осыпания составили всего лишь 9 % от урожая семян. Способность долгое время не осыпаться позволяет проводить уборку семян этого сорта овсяницы красной в более широком диапазоне их влажности (от 37 до 22 %), в течение 5-6 дней, при незначительных потерях, которые компенсируются снижением затрат на сушку семян.

9. Цветение овсяницы красной Сигма начинается в среднем 14-16 июня, во второй половине дня (в 14-15 часов) и продолжается до 18-20 часов. Вечернее время цветения является важным отличительным признаком этого сорта, так как большинство используемых в Центральном регионе Российской Федерации сортов овсяницы красной характеризуются утренним временем цветения. Кроме того, цветение таких культур как овсяница луговая и райграс пастбищный, а также многих других, семена которых являются наиболее трудноотделимыми примесями, происходит в утренние часы. Это позволяет проводить более качественную видовую и сортовую прополку посевов овсяницы красной сорта Сигма именно утром, так как все цветущие в это время растения, подлежащие удалению, наиболее четко заметны даже в слабо полегшем семенном травостое этой культуры.

10. Проведенные исследования показали, что свежеубранные семена овсяницы красной практически не имеют способности к прорастанию. Семена овсяницы красной сорта Сигма приобретают посевные качества, соответствующие ГОСТу (всхожесть - 77-82 %) на 40-45-й день после уборки. Затем посевные качества семян продолжают постепенно повышаться и стабилизируются на 60-75-й день от начала уборки. Таким образом, период послеуборочного дозревания семян нового сорта овсяницы красной в среднем за 3 года составил 2-2,5 месяца. Если во время созревания семян стоит жаркая и засушливая погода, то он сокращается до 45 дней.

1

15

11. Семена овсяницы красной сорта Сигма сохраняют высокие посевные качества в стандартных условиях складирования не более 3-х лет. Через 3 года хранения энергия прорастания семян составила 62 %, лабораторная всхожесть - 75 %. Жизнеспособность семян овсяницы красной сорта Сигма резко снижается после 5 лет хранения (лабораторная всхожесть их составила всего 42 %, а полевая всхожесть - 13 %).

12. Производственная проверка, а также сравнительная экономическая и энергетическая оценка базовой и разработанной технологий выращивания семян овсяницы красной сорта Сигма подтвердили обоснованность выводов и предложений производству, сделанных по результатам научных исследований. В результате применения более эффективных аг-роприемов, основанных на знании биологических закономерностей развития овсяницы красной сорта Сигма, был получен урожай семян на 33,8 % больше, чем в базовом варианте, на 31,1 % уменьшилась себестоимость семян, а также на 28,5 % снизились затраты совокупной антропогенной энергии на 1 кг произведенных семян (с 84,5 МДж до 60,4 МДж). Годовой экономический эффект составил 9,94 тыс. руб./га.

Предложения производству

1. В условиях Центрального региона Российской Федерации беспокровные раннелетние посевы овсяницы красной сорта Сигма следует закладывать с нормой высева 4-6 кг/га рядовым способом или 4 кг/га через-рядным способом при высокой культуре земледелия и обязательном применении гербицидов в год посева. Если же поля сильно засорены (количество всходов однолетних сорных растений составляет более 160-200 шт./м2) норму высева необходимо увеличивать на 25-50 %.

2. Наиболее эффективна ранневесенняя подкормка посевов овсяницы красной азотом из расчета 45-60 кг/га д. в. на фоне Р К.

3. Подкашивание травостоя овсяницы красной в первый год жизни необходимо проводить при формировании излишней вегетативной массы (более 2-2,5 т/га зеленой массы или 0,60-0,65 т/га сухого вещества) в конце августа - первой половине сентября. Во второй год жизни семенного травостоя оптимальным сроком уборки отавы также является конец августа - первая половина сентября.

4. Видовую прополку семенных посевов овсяницы красной сорта Сигма, отличающейся вечерним временем цветения, наиболее целесообразно проводить в утренние часы, т. к. в это время лучше всего заметны другие цветущие виды злаковых трав - наиболее трудноотделимых примесей, таких как овсяница луговая и райграс пастбищный.

5. Уборку семян овсяницы красной следует проводить прямым ком-байнированием, начиная с фазы восковой спелости в течение 5-6 дней при снижении влажности семян в соцветиях с 37 % до 20 %, или на 25-30 день от начала цветения.

6. Время хранения семян овсяницы красной в обычных условиях складирования без пересева не должно превышать 3-х лет. При более длительном хранении посевные качества семян значительно снижаются.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Биологические особенности и физические свойства семян новых сортов и гибридов кормовых культур / В, И Карпин, Н. И Переправо, В Н Золотарев, О. В. Трухан и др. // Адаптивное кормопроизводство: проблемы и решения (к 80-летию ВНИИ кормов). - М.: Росинформагротех, 2002. - С 428-438.

2 Трухан, О. В. Определение оптимальных сроков уборки семян овсяницы красной // О В Трухан // Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений- Матер IV Межд науч.-практ конф., т I, Ульяновск, 24-28 июня 2002 -Ульяновск, 2002. - С. 216-218.

3. Переправо, Н. И. Сроки и способы уборки семенных травостоев овсяницы красной / Н. И. Переправо, В. Э. Рябова, О. В. Трухан // Селекция и семеноводство -2002 -№ 2. - С. 39-41.

4. Трухан, О. В. Биологические особенности формирования семенной продуктивности овсяницы красной при различной густоте стояния растений / О. В Трухан // Актуальные проблемы генетики: Матер 2-й конф Моек общества генетиков и селекционеров им Н И Вавилова, посвященной 115-летию со дня рождения академика Н. И. Вавилова, т. 1, Москва, 20-21 февраля 2003. -М., 2003 - С 261-262.

5. Трухан, О. В. Семенная продуктивность овсяницы красной в зависимости от агротехнических приемов ее возделывания / О В Трухан // Новые и нетрадиционные растения н перспективы их использования: Матер. V Межд симпозиума, т. II, Москва,

2003. - М : Изд-во РУДН, 2003. - С. 432-434.

6. Особенности семеноводства овсяницы красной и мятлика лугового / Н. И. Переправо, О. В. Трухан, В. Э Рябова, С В Кляцов // Проблемы рационального использования растительных ресурсов Матер Межд науч -практ. конф., Владикавказ, сентябрь

2004. - Владикавказ, 2004. С. 201-202.

7. Трухан, О. В. Влияние азотных удобрений на семенную продуктивность овсяницы красной / О. В. Трухан // Применение средств химизации - основа повьппения продуктивности сельскохозяйственных культур и сохранения плодородия почв: Матер Межд науч конф., Москва, 28-29 апр 2004. - М., 2004 - С 192-195.

8. Авторское свидетельство № 38888 на сорт овсяницы краспой Сигма // Решение Госкомиссии РФ по испыт. и охр. селекц достиж от 17.01 2003г Патент на селекционное достижение № 2259 / Бехтин Н С , Костенко С. И., Переправо Н. И, Трухан О. В. (РФ с датой приоритета 29.11.2000).

Объем 1,0 п. л_Тираж 100 экз_Зак. 526

Отпечатано в Центре оперативной полиграфии ФГОУ ВПО РГАУ — МСХА им. К. А. Тимирязева 127550, Москва, ул Тимирязевская, 44

»15428

РНБ Русский фонд

2006-4 11573

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Трухан, Ольга Владимировна

Введение.

Глава 1. Биологические особенности, хозяйственное значение и технология создания высокопродуктивных семенных травостоев у осяницы красной (Festuca rubra L.). Обзор литературы.

1.1. Биологические особенности и хозяйственное значение овсяницы красной.

1.2. Потенциальные возможности семенной продуктивности овсяницы красной и пути их реализации.

1.3. Нормы высева семян и способы посева.

1.4. Влияние азотных удобрений на семенную продуктивность овсяницы красной.

1.5. Влияние осеннего подкашивания семенного травостоя на урожайность семян овсяницы красной.

1.6. Динамика цветения и опыления злаков.

1.7. Динамика созревания семян и сроки их уборки.

1.8. Изменение посевных качеств после уборки семян и в процессе их хранения.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Разработка приемов формирования и уборки высокопродуктивного семенного травостоя овсяницы красной (Festuca rubra L.) в условиях Центрального региона Российской Федерации"

Актуальность темы исследований. Овсяница красная (Festuca rubra L.) является ценной и перспективной культурой для всех регионов России. Она считается одним из лучших компонентов для создания пастбищ, газонов, а также используется для благоустройства спортивных площадок, полевых аэродромов и в фитомелиоративных целях. Однако широкое ее применение сдерживается недостатком семян в связи с низкой продуктивностью существующих сортов и несовершенством технологий ее семеноводства.

Созданный во Всероссийском научно-исследовательском институте кормов имени В. Р. Вильямса и включенный в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию с 2003 года, сорт овсяницы красной Сигма обладает повышенной семенной продуктивностью. В благоприятные годы она достигает 400-500 кг/га, что значительно выше, чем у ранее районированных сортов. Важной особенностью сорта является высокая устойчивость к осыпанию семян даже при достижении полной спелости. Новый сорт отличается такими хозяйственно ценными признаками, как высокая урожайность сена и зеленой массы, ранним весенним и послеукосным отрастанием, долголетием, зимостойкостью и засухоустойчивостью, устойчив к частому скашиванию. Сорт овсяницы красной Сигма предназначен для газонного, пастбищного и фитомелиоративного использования. Для его широкого распространения, с целью устранения существующего дефицита семян этой ценной кормовой и газонной культуры, необходимо разработать научно обоснованную систему семеноводства, с учетом биологических особенностей данного сорта.

Работа выполнена в соответствии с Программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Россельхозакадемии по научному обеспечению развития АПК Российской Федерации на 1995-2000 и 20012005 гг.

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в разработке эффективных агротехнических приемов возделывания овсяницы 4 красной на семена с учетом биологических закономерностей формирования высокой семенной продуктивности, на примере сорта Сигма.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

• выявить оптимальные параметры структуры семенных ценозов овсяницы красной сорта Сигма;

• установить эффективные способы посева и нормы высева семян, обеспечивающие достижение оптимальных параметров структуры семенных травостоев;

• определить оптимальный уровень азотного питания семенных ценозов овсяницы красной;