Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние почвенно-климатических условий зон Волгоградской области на посевные качества семян и урожайность ярового ячменя

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Лемякина, Прасковья Михайловна, Волгоград

Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

На правах рукописи

ЛЕМЯКИНА ПРАСКОВЬЯ МИХАЙЛОВНА

1 ВЛИЯНИЕ ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ЗОН ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ НА ПОСЕВНЫЕ КАЧЕСТВА СЕМЯН И УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОЩЯЧМЕНЯ

Специальность: 06.01.09 — Растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

МЕДВЕДЕВ Г.А.

Волгоград — 1999

Оглавление

стр.

Введение 3

Глава I. Обзор литературы по влиянию условий

возделывания на урожайные и посевные качества б семян ярового ячменя Глава II. Условия и методика проведения исследований 34

2.1. Почвенно — климатические условия зон 34

2.2. Характеристика изучаемых сортов ячменя 52

2.3. Методика проведения исследований 54

Глава III. Посевные качества и урожайные свойства

. семян ячменя 62

3.1. Рост и развитие растений в условиях разных

почвенно — климатических зон 62

3.2. Влияние метеорологических условий

на посевные качества семян . 75

Глава IV. Особенности формирования урожая у сортов f

ячменя, из семян, полученных в разных почвенно — климатических зонах области 87

4.1. Полевая всхожесть и сохранность растений

ко времени уборки 87

4.2. Влагообеспеченность почвы и посевов

по фазам развития ячменя 91

4.3. Особенности роста и развития ячменя, динамика линейного роста, засоренность посевов,

заселенность вредителями 95

4.4. Фотосинтетическая деятельность растений

в посевах ячменя 103

4.5. Структура урожая и урожайность

различных сортов ярового ячменя 109

4.6. Посевные качества семян ячменя в I и во II поколениях 114 Глава V. Энергетическая и экономическая оценка влияния

почвенно — климатических условий зон области на урожайность сортов ярового ячменя 130

Основные выводы 135

Предложения производству 138

Библиографический список использованной литературы 139

Приложения 153

3 -

Введение

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Яровой ячмень, как одна из основных зернофуражных культур имеет разностороннее использование в народном хозяйстве. Скороспелость и экологическая пластичность делают эту культуру достаточно надежной в условиях Волгоградской области с ее контрастными природно — климатическими условиями. По оценке Сажина А.Н. [1993] в области бывает четыре года из пяти различной степени засушливыми, а каждый третий год — острозасушливым. В последнее время сильные засухи на территории области, отмечаемые в 1972, 1975, 1984, 1986, 1991, 1996

и 1998 годах способствовали снижению урожайности всех зерно —

1

вых, в том числе, и Ячменя от 0,38 т/га до 0,1 т/га, что привело к большому недобору зерна и необеспеченности посевным материалом. Ведь в засушливые годы более 30% полученного зерна при очистке и доработке не соответствуют требованиям посевного стандарта.

Встает проблема, откуда брать семена с хорошими посевными качествами. В этой связи, выявление почвенно — климатических зон в области с учетом метеорологических условий, особенностей сортов разных биотипов, направленных на получение семян с высокими посевными качествами и урожайными свойствами, является актуальной проблемой.

Цель работы — выявить почвенно — климатические зоны области, обеспечивающие стабильное получение семян с высокими посевными качествами и урожайными свойствами.

Задачи исследований: - изучить особенности формирования урожая и посевных качеств у различных сортов ярового ячменя в разных почвенно — климатических зонах области;

- изучить последействие почвенно — климатических условий зон области через семена на урожайность ячменя в потомстве;

- выявить взаимосвязь между силой роста, лабораторной всхожестью, полевой всхожестью семян и продуктивностью ячменя;

- дать энерго — экономическую оценку эффективности возделывания различных сортов ярового ячменя в подзоне светло-каштановых почв Волгоградской области.

Научная новизна. Впервые в условиях Волгоградской области изучены зональные особенности формирования у различных сортов яррвого ячменя посевных качеств семян.

, Выявлены наиболее благоприятные почвенно — климатические зоны, обеспечивающие стабильное получение семян с высокими посевными качествами.

Установлено, что в подзоне светло — каштановых почв энергетически и экономически наиболее выгодно возделывание ярового ячменя сорта Прикумский — Юбилейный, из III почвенно — климатической зоны области (подзона левобережья). Выявлена тесная взаимосвязь между силой роста и полевой всхожестью яч — меня у семян из II и III почвенно — климатических зон области.

Практическая значимость заключается в научном обосновании и экспериментальном подтверждении экономической и энергетической целесообразности выделения почвенно — климатических зон области для выращивания посевного материала ярового ячменя и создания страховых семенных фондов с высокими посевными свойствами для обеспечения ими в неблагоприятные годы всех хозяйств области.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на научно — практических конференциях профессор — ско — преподавательского состава в Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (Волгоград, 1995—1998 гг.). Ре —

зультаты исследований изложены в 3-х печатных работах.

Реализация результатов исслелований. Разработанные по результатам исследований выводы и предложения производству прошли производственную проверку в крестьянском хозяйстве Медведева В.П. Иловлинского района Волгоградской области (1998 г.) на площади 25 га и крестьянском хозяйстве Чунихина В.И. Го — родищенского района (1998 г.) на площади 200 га.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 138 страницах печатного текста. Состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы, включающего 157 наименований, в том числе 12 зарубежных авторов. Содержит 61 таблицу, в том числе 20 таблиц приложения, 7 рисунков.

Глава I. Обзор литературы

Влияние условий возделывания на урожайные и посевные качества семян ярового ячменя

Народохозяйственное значение ячменя и его биологические

особенности

В народном хозяйстве ячмень используется как продовольственная, кормовая и техническая культура. Из его зерна готовят различные виды круп, солодовые экстракты, пиво и другие пище — вые продукты. Однако основная масса производимого в стране зерна (свыше 90%) расходуется на нужды животноводства.

Особенно возрастает значение производства полноценных комбикормов в условиях перевода животноводства на промышленную основу. В крупных животноводческих комплексах невозможно наладить четкий технологический ритм и поднять продуктивность без обеспечения высококачественными концентриро — ванными кормами. В 1 кг зерна ячменя содержится 1,21 кормовая

ч

единица и более 80 г переваримого протеина. Ячмень используется на корм всем видам животных. Из ячменя приготавливают различные виды кормов: солома — хороший грубый корм, особенно в запаренном виде, из смеси его с горохом и викой получают отличный высококонцентрированный зеленый корм и сено. Зерно ячменя — основное зерно для пивоварения [17, 23, 43, 88, 94, 126].

Определяя роль ячменя в русском хозяйстве "Земледельческая газета" в 1916 году писала, что "недостаток овса и сена у крестьян повлечет использование ячменя в виде муки и дробины, смешиваемых с мякиной яровых и даже озимых безостых пшениц. Такой корм вполне заменяет овес и хорошее сено. В свиноводстве ячмень занимает первое место, так как дает нежное вкусное сало. Цельный или дробленый ячмень — ценный кормо —

вой продукт для поросят после отъема их от матерей. Ячмень це — нен также в молочно-мясном скотоводстве" [23].

В агротехническом плане ячмень имеет важное значение, так как способствует более полному уничтожению сорняков весной, неплохо борется с сорняками в посевах, имеет более короткий период вегетации, а значит вследствие ранней уборки его раньше высвобождаются из —под покрова многолетние травы [13, 17, 23, 47, 126].

Кроме того, среди всех яровых зерновых культур, ячмень самая скороспелая культура. Скороспелость благоприятствует повышенной жаростойкости. К теплу малотребователен, его всходы »

могут переносить заморозки до — 4 —5°С, но в период цветения и налива зерна опасны понижения температуры даже до 1,5 —2°С

л.

ниже нуля.

Ячмень — растение длинного дня, фаза кущения у него начинается через 18 — 20 дней после появления всходов. Он лучше кустится, чем другие яровые культуры, так как усвояющая спо —

N

собность корневой системы сравнительно высокая, выше, чем у пшеницы [13, 23, 39, 53, 58, 106, 126, 127].

Ячмень не требователен к плодородию почвы, однако лучше всего он растет на суглинистых почвах с рН = 6,8 —7,5. Кислые, солонцеватые, заболоченные и легкие супесчаные почвы для него малопригодны [17, 67, 126].

Ячмень более засухоустойчив и солевынослив по сравнению с яровой пшеницей, он экономнее расходует влагу [53, 54, 102, 115, 126, 127], его транспирационный коэффициент равен 403, но чувствителен к недостатку влаги в период выхода в трубку — колошение (увеличивается количество бесплодных колосков) [21, 54, 56, 60, 91, 119, 121], что приводит к снижению урожая. Ячмень устойчив к высоким температурам и "запалам" зерна. Высокие

температуры + 40°С и выше в период налива зерна ячмень пере — носит лучше, чем овес, яровая пшеница [68, 98, 103, 106, 127], однако при высокой температуре +38 + 40°С устьица листьев у ячменя теряют способность закрываться через 25 — 30 часов.

Учитывая биологические особенности этой культуры, хозяйственную ценность, возделывание ячменя на больших площадях в Волгоградской области имеет преимущество перед другими зер — нофуражными и зерновыми культурами.

Погодные условия, как важный фактор внешней среды, оказывают огромное влияние на формирование генеративных органов растений, интенсивность биохимических процессов, продуктив — ность колоса и его урожайности. Это явление особенно велико в засушливых районах, где судьба урожая зависит от количества выпадающих осадков. Прохладная дождливая весна и умеренная температура в начале вегетации растений обеспечивают высокую продуктивность колоса и урожайность ячменя и пшеницы в различных районах нашей страны [7, 17, 54, 56, 65, 98, 115].

В засушливые годы сельскохозяйственные культуры испытывают острый недостаток влаги во вторую половину весны и летом. Так, по данным А.Г. Замараева и И.А. Гольцберга [36], установлено, что наиболее губителен для будущего урожая ячменя недостаток влаги в период "кущение — выход в трубку— колошение", когда ростовые процессы протекают наиболее интенсивно. Засуха подавляет рост и развитие растений, угнетает фотосинтез, расстраивает процессы метаболизма, увеличивает непроизводительную трату органического вещества на дыхание, в итоге урожай резко падает [125, 128].

H.H. Кулешов [60] своими опытами установил, что возможности получения высоких урожаев семян создаются в период от всходов до цветения. Для нормального хода процесса семенообра —

зования необходимо соответствующее состояние материнского растения. Растения низкорослые, с отсохшими ко времени цветения листьями, пораженные болезнями и вредителями, не могут давать нормальные, полноценные семена [230, 85, 99].

В зависимости от метеорологических, почвенных и биотических факторов второй период вегетации растений (от цветения до созревания) может удлиняться или укорачиваться, а иногда и насильственно прекращаться ("запал.", "захват", энтоповреждения, фитоповреждения). Под их влиянием, прежде всего, изменяется масса 1000 зерен, их химический состав, способность к прорастанию, долговечность и другие признаки [60, 94, 48, 121]. Длитель— ность каждого периода и фазы обусловлена не только видовыми особенностями, но и теми условиями, в которых протекает разви — тие семени [23, 40, 43]. Окружающая среда может изменить не только продолжительность периода или фазы, но и их характер, что отражается на посевных и урожайных свойствах семян.

Если в период формирования семян стоит жаркая и сухая

•ч

погода или почва Недостаточно влажная, то есть зерно попадает под "запал" или "захват", то продолжительность периода сокращается, семена не успевают достигнуть нормальной длины и получаются укороченными [1, 21, 107, 121, 127].

В некоторых случаях процесс угнетения растения и семени может пойти дальше: при высокой температуре и недостатке влаги наступает сильное обезвоживание семян, нарушается нормальное

I

физиологическое состояние клеток, изменяются биохимические процессы в семени. В итоге получаются щуплые семена с небольшой массой 1000 зерен [14, 26, 120].

Влажная погода с благоприятной температурой, обеспеченность элементами питания способствуют удлинению периода формирования и образования длинных семян, которые при бла —

гоприятных последующих условиях превращаются в крупные се — мена [91, 92].

От условий климата в период налива семян зависит их полновесность и крупность. При нормальных условиях питания, водоснабжения и отсутствие физического иссушения семян процесс налива продолжается более длительное время и в зерне откладывается много органических веществ. Семена в таких условиях приобретают большой вес, крупность, гладкую поверхность, они обладают высокими посевными и урожайными свойствами [26, 92].

Высокая температура при достаточно полном водоснабжении сокращает период налива и ускоряет темп биохимических про — цессов. Семена получаются высоких качеств. Если же обеспеченность водой недостаточная, то из — за сокращения данного периода семена могут быть в разной степени щуплыми. Однако эта щуплость действует менее отрицательно на качество семян, чем щуп — лость, возникшая в период их формирования, когда неблагоприятные условия отражаются и на развитии зародыша [7, 19, 83, 106].

Условия, складывающиеся в период созревания семян, меньше влияют на их качество, чем условия предыдущих периодов, но и они имеют значение для получения высококачественных се — мян.

Поглощение воды семенами — первый и необходимый процесс в пробуждении семян [36, 49, 54, 83]. По данным Гофмана (Hoffman, 144), семена разных видов растений при прорастании поглощают разное количество воды. Из исследованных им растений меньше всего воды (6% на воздушно — сухой вес) поглощали семена проса (25%), семена ячменя — 48,2%, а семена сахарной свеклы поглощали ее максимальное количество (120,5%). С. Богданов (1889) [11] установил, что семена поглощают воду из почвы лишь в том случае, если ее влажность не менее, чем в 1,5 — 2 раза

превышают ее максимальную гигроскопичность.

Важное значение имеют и температурные условия, при которых происходит прорастание семян [69, 83, 119]. Так при благоприятной температуре семена кукурузы начинали прорастать, когда впитали примерно половину влаги, необходимой для прорастания, тогда как при недостатке тепла они начинали прорастать после полного набухания. Аналогичные выводы сделаны и по ячменю [127],

Размер семян влияет на поступление воды в них: мелкие семена поглощают больше воды (в % к своему весу), чем крупные [49]. Так семя кукурузы весом 251 — 270 мг поглощает через 36 ча— сов 47% воды, а при весе 291—310 мг — 42%.

Значительное влияние на поступление воды в семя оказывает

*

характер размещения семян на подстилающем ложе. Так контакт плоской стороны семян с подстилающим ложе в большей степени способствует прорастанию в засушливой зоне, чем соприкосновение их выпуклой стороной (Koller, Roth, 1963) [150].

Так по мнению Ф.М. Куперман (1964) [64], зародыш значительно быстрее поглощает воду, чем эндосперм. Поэтому при высеве в поле семена злаков, упавшие зародышем вверх и тронувшиеся в рост, могут подсохнуть и не дать всходов, если подсохнут верхние слои почвы.

При определении всхожести семян в лабораторных условиях их обычно располагают зародышем к низу. В этом кроется одна из

I

причин расхождения результатов между лабораторной и полевой всхожестью семян [93, 121].

Как недостаток, так и избыток влаги в почве резко снижают полевую всхожесть семян, причем семена разных растений различно реагируют на это [11, 32, 36, 54, 93].

Таким образом, поглощение воды семенами зависит не только

от их химического состава, но и от физиологического состояния семян.

Действие температуры на прорастание семян является одним из важнейших факторов внешней среды, обеспечивающих переход семян от состояния покоя к бурной жизнедеятельности [7, 19, 69, 119]. Габерландт (Haberlandt, 1888) [143] впервые провел обстоятельные опыты по установлению минимальных, оптимальных и максимальных температур для прорастания семян полевых культур. Для набухания и прорастания семян требуются разные температуры, причем температура, при которой происходит набухание семян, оказывает большое влияние на физиологические процессы в проростках [93]. Набухание семян в течение одного часа при температуре 5, 15 и 25°С с последующим проращиванием их в ус — л