Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Регулирование стеблеотбора, как фактора формирования продуктивности агроценозов ячменя Криничный, приемами возделывания в условиях Северо-Западного региона России

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Трофимова, Татьяна Александровна, Санкт-Петербург-Пушкин



/

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ТРОФИМОВА Татьяна Александр

РЕГУЛИРОВАНИЕ СТЕБЛЕОТБОРА, КАК ФАКТОРА ФОРМИРОВАНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ АГР0ЦЕН030В ЯЧМЕНЯ КРИНИЧНЫЙ, ПРИЕМАМИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО - ЗАПАДНОГО РЕГИОНА РОССИИ

Специальность 06.01.09 - растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители: кандидат сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент Академии Аграрного Образования В. Т. Васько; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент А. И. Загробский

Санкт-Петербург - Пушкин 1998

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

Ьух - коэффициент регрессии;

dyx - коэффициент детерминации;

г - коэффициент линейной корреляции;

г2 - квадрат коэффициента корреляции;

Sr - ошибка коэффициента корреляции;

Sx% - относительная ошибка выборочной средней;

tP- фактическое значение критерия t Стьюдента;

tos ~ табличные значения критерия t для 5%-ного уровня

значимости;

- фактическое значение критерия F Фишера; F05 - табличные значения критерия F для 5%-ного уровня значимости;

г|ух - корреляционное отношение;

НСР05 _ наименьшая существенная разность для 5%-ного уровня значимости;

Ка - коэффициент адаптации посевов;

КФАр - коэффициент использования фотосинтетически

активной радиации посевами ячменя;

ФП - фотосинтетический потенциал посевов;

ЧИФ - чистая продуктивность фотосинтеза;

Xi - срок посева;

Х2 - фон удобрений;

Х3 - норма высева;

Х4 - число взошедших растений;

Х5 - всхожесть;

Х6 - густота стояния растений в фазу выхода в трубку; Х7 - густота стояния растений в фазу колошения;

Х8 - густота стояния растений в фазу восковой спелости; Хд - густота стеблестоя ячменя в фазу выхода в трубку; Хю - густота стеблестоя ячменя в фазу колошения; Хц - густота стеблестоя ячменя в фазу восковой спелости зерна;

Х12 - число продуктивных стеблей; Х13 - продуктивная кустистость;

Х14 - общая кустистость на конец вегетации растений;

Х15 - общая кустистость в фазу выхода в трубку;

Ххб - выживаемость;

Х17 - коэффициент адаптации;

Хх8 - масса зерна с колоса;

Х19 - число зерен с колоса;

Х2о - масса 1000 зерен;

Х21 - количество сорных растений в период всходы - выход в трубку;

Х22 - количество сорных растений в период выход в трубку - колошение;

Х2з - количество сухого вещества, накопленного в фазу всходов;

Х24 - количество сухого вещества, накопленного в фазу выхода в трубку;

Х25 - количество сухого вещества, накопленного в фазу колошения;

Х26 - количество сухого вещества, накопленного в фазу восковой спелости;

Х27 - индекс листовой поверхности в межфазный период всходы - /<у,'ц.онио;

Х28 - индекс листовой поверхности в межфазный период

выход в трубку - колошение;

Х29 ~ индекс листовой поверхности в межфазный период колошение - молочное состояние зерна;

Х30 - индекс листовой поверхности в межфазный период

молочное состояние зерна - восковая спелость;

Х31 - ФП в период всходы - выход в трубку;

Х32 - ФП в период выход в трубку - колошение;

Х33 - ФП в период клошение - восковая спелость зерна;

Х34 - ФП за весь период вегетации;

Х35 - ЧПФ в период всходы - выход в трубку;

Х36 - ЧПФ в период выход в трубку - колошение;

Х37 - ЧПФ в период колошение восковая спелость зерна;

Хзв _ КФА£ зерном;

Х39 - КфАР соломой;

Х40 - КфАР посевами;

Х41 - среднесуточная температура воздуха в период посев

- всходы;

Х42 - сумма осадков в период посев - всходы;

Х43 - сумма температур более 5 °С в период посев -

всходы;

Х44 - запасы продуктивной влаги в слое почвы 0 - 10 см; Х45 - влажность почвы в слое 0-10 см;

Х46 - среднесуточная температура воздуха в период всходы

- выход в трубку;

Х47 - сумма осадков в период всходы - выход в трубку; Х48 - урожайность.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ................ 7

1. СТЕБЛЕОТБОР В ПОСЕВАХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).............9

2. МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.......23

2.1. Почвенно - климатические условия вегетации посевов ячменя.........23

2.2. Схема полевых опытов..........28

2.3. Краткая характеристика сорта......30

2.4. Методика полевых наблюдений и лабораторных анализов............32

3. АДАПТАЦИЯ ПОСЕВОВ ЯЧМЕНЯ КРИНИЧНЫЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ .... 34

3.1. Полевая всхожесть семян. ... ..... 34

3.2. Динамика засоренности посевов ячменя . .42

3.3. Выживаемость растений ячменя......53

3.4. Коэффициент адаптации посевов ячменя . .59

4. ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

ПОСЕВОВ ЯЧМЕНЯ .............. 63

4.1. Формирование площади листовой поверхности ..................63

4.2. Фотосинтетический потенциал посевов ячменя..................74

4.3. Чистая продуктивность посевов ячменя . . 80

4.4. Коэффициент использования фотосинте-тически активной радиации посевами

ячменя.................88

5. СТЕБЛЕОТБОР В АГРОЦЕНОЗАХ И ОСОБЕННОСТИ

ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ ЯЧМЕНЯ......98

5.1. Динамика формирования числа стеблей ячменя в зависимости от приемов возделывания ................99

5.2. Интенсивность кущения ячменя в зависимости от приемов возделывания . . . . 111

5.3. Долевое участие растений с различной продуктивной кустистостью в формировании урожайности посевов ячменя. . . . 122

5.4. Особенности стеблеотбора в посевах

ячменя Криничный............140

5.5. Урожайность и структура урожая . . . .14 3

5.6. Энергетическая эффективность предлагаемых приемов возделывания ячменя

сорта Криничный ............155

ВЫВОДЫ.................162

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ........166

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........... 167

ПРИЛОЖЕНИЯ...............186

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы: Яровой ячмень является ценной кормовой, пищевой и технической культурой. За последние годы созданы новые сорта, отличающиеся повышенной устойчивостью к полеганию и высоким зерновым потенциалом. Однако традиционные приемы выращивания не позволяют реализовать их высокий генетический потенциал. Поэтому разработка и решение теоретического обоснования формирования высокопродуктивного посева и совершенствование технологии выращивания ячменя для получения высокой урожайности с хорошим качеством зерна является актуальной задачей.

Цель и задачи исследований: Изучить особенности процесса стеблеотбора, формирования продуктивности отдельных растений и агроценоза ячменя Криничный под влиянием сроков посева, расчетных доз минеральных удобрений и норм высева семян. Выявить приемы, обеспечивающие формирование выровненного по продуктивности стеблестоя и высокой урожайности зерна ячменя.

При этом необходимо было решить следующие задачи :

- определить полевую всхожесть семян, выживаемость, коэффициент адаптации растений и количественно описать зависимость этих показателей от агротехнических приемов;

- изучить особенности фотосинтетической деятельности посевов, количественно описать взаимосвязь параметров фотосинтеза с агротехническими приемами;

определить долевое участие агротехнических приемов в формировании урожайности зерна; - определить оптимальные параметры структуры посева и приемы их формирования, обеспечивающие максимальную урожайность зерна. Научная новизна: Установлено, что продуктивность растений ячменя Криничный зависит от интенсивности стеблеотбора, который регулируется агротехническими приемами возделывания. Установлена зависимость продуктивности растения ячменя от времени сброса непродуктивных побегов кущения. С помощью приемов возделывания можно регулировать структуру агроценоза ячменя. Степень кущения растений ячменя может служить показателем его продуктивности.

Практическая ценность работы заключается в том, что для условий Северо - Западного региона России даны теоретически обоснованные рекомендации по возделыванию ячменя Криничный. Посев необходимо проводить в оптимальный срок, определяемый по сумме положительных температур около 100 °С, обеспечивающей физическую спелость почвы, на расчетной дозе минеральных удобрений на прибавку 2,5 т / га зерна и норме высева 5 млн. вех. семян на 1 га.

Апробация: Результаты исследований ежегодно докладывались на кафедре растениеводства СПбГАУ; в 1995 г. - на научной конференции молодых специалистов в ВНИИР им. Н. И. Вавилова; в 1996 и 1997 гг. - на межвузовской научно - практической конференции «Актуальные проблемы науки в АПК» в г. Кострома.

1. СТЕБЛЕОТБОР В ПОСЕВАХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

Особенно важное значение для получения устойчивых урожаев имеет обеспечение ко времени уборки оптимального стеблестоя [126].

По данным работы [15], наиболее продуктивное поле зерновых обычно содержит 7 00 - 7 80 хорошо развитых стеблей на 1 м2, на семенных посевах количество стеблей должно составлять 600 - 700 шт / м2.

В. Б. Борисоник [17] отмечает, что оптимальная плотность стеблестоя ячменя к уборке должна составлять 300 - 350 шт / м2, а продуктивная кустистость - не более двух колосьев.

В. В. Шабашова, В. И. Токаренко, А. В. Барановский [15 6] пишут, что оптимальный стеблестой посевов ярового ячменя - 439 - 580 шт / м2. Такой стеблестой позволяет успешно конкурировать с сорняками, почти не повреждаясь вредителями и болезнями .

Г. Н. Ненайденко, М. Ф. Трифонова [104] считают что, чтобы не допускать отвлечения пищи и влаги для развития излишних побегов, важно обеспечить заданную плотность высокоурожайного стеблестоя ячменя - 400 - 500 шт / м2.

Н. И. Добрышева, И. А. Горб [37] предлагают считать оптимальной густотой стеблестоя ячменя к уборке 4 00 - 4 50 шт / м2, которая формируется при норме высева 4-6 млн. вех. семян на 1 га.

Такие расхождения в определении величины оптимального стеблестоя зерновых культур объясняются тем, что исследователи, изучавшие данный вопрос, работали в различных почвенно-климатических условиях.

В посевах зерновых культур почти каждое растение образует наряду с главным побегом несколько боковых. В период перехода растений от вегетативного к генеративному развитию (выход в трубку -колошение) у злаковых культур происходит интенсификация процессов потребления влаги, питательных веществ, изменяются требования растений к условиям освещения и температурного режима. Этот период физиологи характеризуют как критический к недостатку влаги [68, 132] .

В этот период в результате биологической конкуренции между растениями происходит естественный отбор наиболее развитых стеблей, которые доводятся до созревания, т. е. в сомкнутом массиве злаков, при наличии необходимых для нормального развития растений условий, ежегодно в большей или меньшей степени наблюдается процесс сбрасывания боковых побегов, причем сбрасываются менее развитые, а остаются наиболее мощные побеги.

Чтобы подчеркнуть сущность этого процесса, С. А. Муравьев [100] впервые ввел термин «стебле-отбор», под которым понимается процесс дифферен-цировки побегов кущения на продуктивные и непродуктивные, а также отмирания части побегов в результате конкуренции между растениями в сомкнутом массиве и образования новых побегов на более

л л 11

поздних этапах развития. Это биологический процесс, проявляющийся не только в форме пластической реакции на загущение, но и в физиологической перестройке всего организма. От интенсивности стеблеотбора зависит время и полнота перестройки растений на генеративное развитие и степень использования пластических веществ на формирование зерна, а также выровненность стеблей и соотношение продуктивной и непродуктивной частей урожая. Стеблеотбор это такой процесс разделения побегов на продуктивные (живые) и непродуктивные (отмирающие), который происходит в результате взаимного влияния растений в массиве; в основе стеблеотбора лежит конкуренция растений.

На возможность повышения урожая культурных растений при правильном учете и регулировании взаимосвязей в фитоценозе указывалось в работах [139, 152] .

М. В. Марков [93] указывал на необходимость создания в массиве таких условий, которые уменьшали бы влияние растений друг на друга в процессе борьбы за существование. Учет этого влияния позволит, по мнению автора, обеспечить эффективное увеличение числа растений на единице площади и повышение продуктивности.

В. И. Серпухова [131] пришла к выводу о целесообразности оттягивания времени наступления контактов между растениями в посеве путем равномерного распределения растений на площади и другими мероприятиями.

С. А. Муравьев [100] считает, что формировать массив следует так, чтобы природе было из чего выбирать. Чем больше побегов к началу процесса стеблеотбора разовьют растения, и чем мощнее будут эти побеги, тем сильнее проявится положительное влияние стеблеотбора на величину урожая при нормальной густоте стояния. В процессе стеблеотбора растения сохраняют самые мощные и жизнеспособные побеги из всего числа побегов.

Проявлением взаимного влияния растений друг на друга в посевах хлебных злаков следует считать изменение степени кущения в зависимости от различных факторов.

Н. А. Ламан [79, 81] отмечает, что степень реализации биологического потенциала хлебного злака в посевах с одной стороны определяется уровнем оптимизации условий его жизнеобеспеченно-сти, с другой - особенностями организации вегетативной и генеративной сфер каждого растения, проявляющимися в интенсивности кущения, формировании узловой и корневой систем, синхронности развития главных и боковых побегов. Интенсивность кущения определяет ширина междурядий, ее изменением можно регулировать время смыкания посева и наступление стеблеотбора. Характер размещения растений и нормы высева нужно рассматривать не только с точки зрения создания оптимальной формы площади питания одного растения, но, главным образом, как инструмент управления его морфогенезом, позволяющим

формировать ту или иную жизненную форму хлебного злака в посеве.

Анализируя многочисленные материалы по кущению хлебных злаков, можно отметить, что разные исследователи по-разному определяли процесс кущения.

В. Г. Вильяме [32] указывает, что «кущение хлебных злаков происходит, главным образом, в верхнем ближайшем к поверхности узле следующим образом: из двух почек, заложенных в пазухе листа, выходящего из узла кущения, развиваются два побочных стебля, которые в свою очередь могут давать каждый по два и т. д.»

По Д. Н. Прянишникову [117] кущение - есть ветвление, сосредоточенное близ основания стебля и идущее из всех подземных узлов и даже из зародышевого. Однако самым надежным пунктом, в котором происходит обильное кущение, дающее наиболее жизненные ветви, является близлежащий к поверхности земли узел. При этом, если зерно заделано мелко, то зародышевый узел является единственным узлом кущения.

П. П. Вавилов и др. [21] рассматривают кущение как подземное ветвление стебля, а узел, где происходит этот процесс - узел кущения. Узел является комплексным образованием, состоящим из нескольких сближенных узлов, из которых образуются вторичные корни и стебли. Сам процесс кущения рассматривается как формирование побега из почки, находящейся в пазухе первого листа, а затем закладки почек и образование побегов в пазухах листьев боковых побегов, т. е. образование побегов второго и большего числа порядков.

Т. Н. Суворова [138] отмечает, что кущение состоит из трех одновременных и взаимосвязанных процессов: 1) роста и развития побега; 2) роста и развития его боковых пазушных побегов следующего порядка; 3) укоренения развившихся боковых пазушных побегов .

Кущение всегда компактно в пространстве: оно сосредоточено в сравнительно узкой зоне материнского побега. Побеги появляются не поодиночке, а в значительном числе и в течение незначительного промежутка времени' [130].

Н. А. Ламан, Н. Н. Стасенко и др. [80] считают, что кущение - это выработанное в процессе эволюции, важное адаптационное свойство, представляющее собой подземное ветвление в зоне коротких междоузлий оснований побегов и связанное с их розеточностью. Формирование боковых побегов из почек, расположенных во влагалищах листьев, не отличается от обычного ветвления растений и соответствует моноподиальному типу. Существенное отличие указанных растений от представителей других семейств заключается в сосредоточении процесса ветвления в приповерхностном слое почвы, что обеспечивает условия для укоренения боковых побегов. Розеткообразующий участок представлен группой узлов и укороченных междоузлий с листьями, в пазухах которых находятся жизнеспособные почки, дающие начало боковым побегам.

Т. И. Серебрякова [130] считает, что распространенный в агрономической и ботанической литературе термин «узел кущения» неудачен, так как здесь всегда

находится не один, а несколько, иногда много, ветвящихся узлов. Автор предлагает ввести термин «зона кущения», который уже упоминался в работах [16], [135] .

Предложено несколько схем классификации типов кущения, в основе которых лежат практически одни и те же признаки морфологического строения.

По схеме, предложенной Н. Н. Крашенинниковым [67], для пшеницы и овса имеется пять типов кущения, по схеме Ф. М. Куперман [7 6] - четыре типа.

Автор работы [151] принимает для пшеницы схему �