Особенности развития, формирования урожая и качества зерна озимой твердой и тургидной пшеницы в лесостепи цчр
на правах рукописи
Ермакова Надежда Владимировна
особенности развития, формирования урожая и качества зерна озимой твердой и тургидной пшеницы в лесостепи цчр
Специальность 06.01.09 – растениеводство
Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Воронеж – 2009
Работа выполнена на кафедре растениеводства, кормопроизводства и агротехнологий ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К. Д. Глинки» в 2005-2008 гг.
Научный
руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук, профессор
Козлобаев Владимир Васильевич
ФГОУ ВПО Воронежский ГАУ имени К. Д. Глинки
Официальные
оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Манжесов Владимир Иванович
ФГОУ ВПО Воронежский ГАУ имени К. Д. Глинки
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Зеленская Галина Михайловна
ФГОУ ВПО Донской ГАУ
Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы имени В. В. Докучаева РАСХН»
Защита состоится 20 мая 2009 г. в 1200 в 268 ауд. на заседании диссертационного совета Д.220.010.03 при ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени
К. Д. Глинки» по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1.
Тел./факс (4732)53-86-51, e-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К. Д. Глинки», с авторефератом – на сайте http://www.vsau.ru/science/diss
Автореферат разослан и размещен на сайте 17 апреля 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
доктор с.-х. наук Ващенко Татьяна Григорьевна
Общая характеристика работы
Актуальность исследований обусловлена высоким спросом населения на макаронно-крупяные изделия, который удовлетворяется в основном за счет производства их из зерна мягкой пшеницы, что приводит к заметному снижению качества продукции. Яровая твердая пшеница не может обеспечить достаточного количества высококачественного зерна из-за низкой урожайности. Поэтому, наряду с повышением урожайности яровой пшеницы, актуальной задачей является внедрение в производство озимой твердой и тургидной пшениц, превосходящих по урожаю зерна яровую твердую в 1,5-2,0 раза.
Возможность интродукции озимых форм твердой и тургидной пшеницы в ЦЧР была доказана исследованиями В. А. Федотова, В. В. Козлобаева, А. Н. Крицкого, А. Н. Цыкалова, В.Б. Подлесного. Результаты наших исследований биологических особенностей развития и формирования урожая зерна озимой твердой и тургидной пшеницы необходимы для разработки адаптивной технологии возделывания этих видов в ЦЧР.
Цель исследований – выявить особенности роста, развития и зернообразования озимой твердой и тургидной пшеницы и влияние внешних факторов среды на формирование величины урожая и качества зерна в разные фазы и периоды созревания.
Задачи исследований:
1. Установить особенности роста, развития и зернообразования озимой твердой и тургидной пшеницы в лесостепи ЦЧР.
2. Выявить влияние погодных условий на формирование биологического урожая и качество зерна трех видов озимой пшеницы.
3. Определить динамику формирования величины урожая и качества зерна по мере прохождения фаз и периодов созревания озимой пшеницы.
4. Установить экономическую эффективность оптимальных сроков и способов уборки озимой твердой и тургидной пшеницы.
Научная новизна исследований. Впервые в условиях лесостепи ЦЧР определены биологические особенности роста и развития, цветения и зернообразования озимой твердой и тургидной пшеницы.
Установлено влияние погодных условий на формирование урожая и качество зерна разных по генотипу видов озимой пшеницы. Определена динамика биологического урожая и качества зерна по фазам и периодам созревания. Выявлена реакция видов пшеницы на изменение погодных условий и технологии уборки. Установлена степень влияния условий уборки на урожай и качество зерна разных видов озимой пшеницы.
Дана оценка экономической эффективности производства высококачественного зерна озимой твердой и тургидной пшеницы при уборке в оптимальные для лесостепи ЦЧР сроки.
Положения, выносимые на защиту:
1. Развитие растений озимой твердой и тургидной пшеницы в осеннюю и первую половину весенне-летней вегетации происходит более интенсивно в сравнении с озимой мягкой пшеницей, в результате чего они быстрее проходят этапы органогенеза и фазы роста. Однако после цветения этапы и фазы зернообразования быстрее проходит озимая мягкая пшеница, поэтому она достигает полной спелости на 3-5 суток раньше твердой и тургидной пшеницы.
2. Фотосинтетическая деятельность более интенсивно проходит в растениях озимой твердой и тургидной пшеницы, однако вследствие худшей перезимовки эти виды формируют меньшую урожайность, но лучшее качество зерна по сравнению с мягкой пшеницей.
3. Величина урожая и качество зерна твердой и тургидной пшеницы достигают максимума к середине – концу восковой спелости и незначительно уменьшаются до фазы полной спелости. Существенно снижаются урожайность и качество зерна при перележке в валках и перестое пшеницы на корню в течение 10-12 суток.
4. Производство озимой твердой и тургидной пшеницы в лесостепи ЦЧР может быть экономически эффективнее, чем мягкой, за счет более высокой цены реализации высококачественного зерна.
Практическая значимость результатов работы. Внедрение в сельскохозяйственное производство Воронежской области более урожайной твердой и тургидной пшеницы (в сравнении с яровой) позволяет увеличить сбор высококачественного зерна, повысить рентабельность его производства.
Производственная проверка результатов исследований, проведенная в «Крестьянском хозяйстве Рубцова В. М.» Аннинского района Воронежской области в 2008 г. на площади 13 га, показала, что в благоприятных погодных условиях урожайность озимой твердой пшеницы достигает 47,6-59,1 ц/га в зависимости от сроков и способов уборки. Уровень рентабельности зернопроизводства составил 89-94 %.
Апробация. Материалы исследований докладывались соискателем и получили одобрение на научно-практической конференции молодых ученых в г. Воронеже в 2007 г., на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К. Д. Глинки» в 2008 и 2009 гг., на 2-м этапе Всероссийского конкурса аспирантов вузов МСХ РФ (ФГОУ ВПО Орловский ГАУ, г. Орел, 2008 г.) и на 3-м этапе в ФГОУ ВПО РГАУ-МСХА имени А. К. Тимирязева (г. Москва, 2008 г.), на научной конференции "Ресурсосберегающие технологии в сельскохозяйственном производстве и технические средства их реализации" в г. Воронеже в 2009 году.
По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 2 в реферируемых изданиях.
Структура диссертации. Диссертация изложена на 177 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений производству, 35 приложений. Список литературы включает 219 наименований, в том числе 12 иностранных авторов. Работа содержит 28 таблиц и 15 рисунков.
условия, объекты и методика
проведения исследований
Исследования проводили в 2005-2008 гг. на полях ФГУП Опытная станция ВГАУ и в лабораториях ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К. Д. Глинки».
Почва опытного участка отдела растениеводства – чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса от 4,5 до 5,5 %, рН солевой вытяжки – от 5,3 до 5,7, сумма поглощенных оснований колеблется от 21,3 до 22,2 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности основаниями – 86-90 %. Подвижного фосфора в почве содержалось 120-140, обменного калия – 140-175 мг/кг (по Чирикову), подвижных форм молибдена – 0,23, бора – 1,6, кобальта – 1,5 мг/кг почвы.
Погодные условия в годы проведения опытов были различными и характерными для зоны. Благоприятные условия для роста и развития озимой пшеницы сложились в 2007/2008 г., когда преобладала теплая, умеренно влажная погода. В 2005/2006 и 2006/2007 гг. условия возделывания культуры были менее благоприятными из-за пониженных температур в январе-марте (2005/2006 г.) и засушливой погоды в апреле-мае (2005/2006 и 2006/2007 гг.).
Объекты исследования – виды озимой пшеницы: твердая (сорт Дончанка), тургидная (сорт Донской янтарь) и мягкая (сорт Безенчукская 380).
Озимую пшеницу в полевых опытах выращивали по общепринятой в регионе технологии. Предшественник – черный пар. Под предпосевную культивацию вносили удобрения – по 40 кг/га д.в. NPK. Посев проводили сеялкой СН-16 во 2-й декаде сентября на глубину 5-6 см с нормой высева 5 млн всхожих семян на 1 га. Весной озимую пшеницу подкармливали по таломерзлой почве аммиачной селитрой в дозе N 30 кг/га д.в. и в фазу трубкования – мочевиной (N 30 кг/га д.в.). Посевы обрабатывали гербицидами гранстар (2007 г.) в дозе 0,02 кг/га и секатор (2008 г.) в дозе 0,10 кг/га. Перед уборкой опытов отбирали пробные снопы для определения структуры урожайности.
Раздельная уборка была смоделирована. В середине и конце фазы восковой спелости с каждой делянки отбирали снопы (по 16 шт., каждый с 0,25 м2) и оставляли их на 3-5 и 10-12 (перележка) суток в поле в естественных условиях. Прямую уборку моделировали путем отбора снопов в фазе полной спелости и через 10-12 суток (перестой) после неё. Затем снопы обмолачивали вручную и определяли биологическую урожайность и качество зерна. Оставшуюся после отбора снопов пшеницу убирали малогабаритным комбайном Сампо-130.
Учетная площадь делянок – 50 м2, повторность 4- и 3- кратная, размещение систематическое (Доспехов Б. А., 1985).
В процессе работы изучали: полевую всхожесть семян (Кулешов Н. Н., 1963); лабораторную всхожесть и энергию прорастания (ГОСТ 10968-88); перезимовку (Пруцков Ф. М., 1976); динамику формирования конуса нарастания (Куперман Ф. М., 1962), особенности цветения и завязываемость плодов (Голева Г. Г., 2007); этапы, фазы и периоды зернообразования определяли органолептически (Коренев Г. В., 1977) и по влажности зерна (ГОСТ 12041-82); натуру зерна (ГОСТ 10840-64); массу 1000 зерен (ГОСТ 10842-89); стекловидность зерна (ГОСТ 10987-76); содержание и качество клейковины (ГОСТ 13586.1-68); содержание белка (ГОСТ 10846-91); силу роста (Архангельский С. Ф., 1964), отбор средних проб для анализов проводили по ГОСТ 13586.3-83. Площадь листьев, фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза определяли по А. А. Ничипоровичу, 1966.
Экономическую эффективность рассчитывали по технологической карте. Достоверность результатов исследований оценивали методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову с применением ПК (1985).
Формирование урожая и созревание зерна разных видов озимой пшеницы
На формирование урожая озимой пшеницы оказывают влияние как погодные условия, так и биологические особенности вида пшеницы, которые начинают проявляться уже в осенний период вегетации. Так, для прорастания семян озимой твердой и тургидной пшеницы воды требуется на 12 % больше, чем мягкой. В наших опытах количество влаги, накопленное в слое почвы 0-20 см, было достаточным (16,6-19,3 мм) и полевая всхожесть семян озимой твердой пшеницы (77,1 %) не уступала мягкой, у тургидной она была достоверно меньше на 4,9 % (табл. 1).
В предзимний период растения были слабыми, что обусловлено поздним сроком посева с целью получения более зимостойких молодых растений. У твердой пшеницы глубина залегания узла кущения на 7,9 % и количество узловых корней на 23-41% были больше, по сравнению с мягкой и тургидной. Кустистость твердой и тургидной пшеницы оказалась на 5-18 % меньше, чем у мягкой, что объясняется особенностью генотипа и большей адаптивностью озимой мягкой пшеницы к условиям окружающей среды.
Таблица 1 – Полевая всхожесть, предзимнее состояние
растений и перезимовка разных видов озимой
пшеницы (2005-2008 гг.)
| Виды пшеницы | Полевая всхожесть, % | Предзимнее состояние растений | Перезимовка, % | ||||
| число растений, шт/м2 | высота растений, см | глубина залегания узла кущения, см | число узловых корней, шт/раст. | кустистость, шт/раст. | |||
| Твердая | 77,1 | 378 | 19,5 | 3,8 | 1,7 | 2,1 | 82,7 |
| Тургидная | 72,2 | 356 | 19,7 | 3,5 | 1,0 | 1,8 | 83,1 |
| Мягкая | 77,1 | 380 | 18,8 | 3,5 | 1,3 | 2,2 | 89,8 |
| НСР05 2006 г. | - | 30,1 | 1,61 | 0,28 | 0,60 | 0,60 | - |
| НСР05 2007 г. | - | 16,9 | 1,29 | 0,49 | 0,41 | 0,38 | - |
| НСР05 2008 г. | - | 11,7 | 0,81 | 0,14 | 0,10 | 0,31 | - |
Рост и развитие растений озимой пшеницы зависели от погодных условий: продолжительная теплая осень способствовала более быстрому росту растений озимой мягкой пшеницы, а у твердой и тургидной – ускоренному развитию: переходу со 2-го на 3-й этап органогенеза (2006 г.), что негативно повлияло на зимостойкость растений. В среднем за три года зимняя гибель растений озимой твердой и тургидной пшеницы составила 16,9-17,3 %. Это в 1,6 - 1,7 раза больше, чем у мягкой пшеницы.
После возобновления весенней вегетации наступление последующих фаз роста и развития также зависело от погодных условий (обильные осадки удлиняют фазы), но озимая твердая и тургидная пшеница проходили их на 2-4 суток раньше, чем мягкая, что объясняется более динамичным развитием конуса нарастания: после возобновления вегетации на 3-4-м этапах органогенеза конус нарастания у озимой твердой и тургидной пшеницы был больше по размеру (на 0,0134-0,0142 мм) и в большей степени дифференцирован.
Фаза цветения у твердой и тургидной пшеницы в 2006-2008 гг. начиналась на 2-3 суток раньше, чем у мягкой пшеницы. Продолжительность цветения одного колоса составляла 3-5 дней, в пределах поля – от 6 до 10 дней. В среднем за три года больше цветков в колосе (92,7 шт.) было отмечено у озимой мягкой пшеницы. В колосе твердой и тургидной пшеницы формировалось на 4-7 цветков меньше, а завязываемость зерна была на 6-7 % больше, чем у мягкой пшеницы (табл. 2).
Таблица 2 – Количество цветков с разным типом цветения и
завязываемость зерна у растений озимой пшеницы
(2006-2008 гг.)
| Виды пшеницы | Число цветков в колосе, шт. | Тип цветения, % | Число завязавшихся зерен в колосе, шт. | Завязы- ваемость зерна, % | |
| хазмо-гамное | клейсто-гамное | ||||
| Твердая | 89,1 | 88,9 | 11,1 | 54,7 | 63,5 |
| Тургидная | 85,7 | 89,2 | 10,8 | 52,8 | 62,0 |
| Мягкая | 92,7 | 94,4 | 5,6 | 51,2 | 56,2 |
| НСР05 2006 г. | 2,4 | - | - | 1,1 | - |
| НСР052007 г. | 2,7 | - | - | 1,6 | - |
| НСР052008 г. | 3,0 | - | - | 1,2 | - |
Наблюдения за цветением более 17 600 цветков показали, что для пшеницы типичным является хазмогамное (открытое) цветение. Количество цветков с хазмогамным типом цветения зависит от погодных условий. В прохладные и умеренно влажные годы (2006 г.) процент открытого цветения у всех видов пшеницы был больше. В засушливых условиях снижается активность цветения пшеницы (2007 г.). Однако действие засухи на разные виды пшеницы неодинаково и обусловлено различной реакцией их на внешние условия: в 2006-2008 гг. твердая (r = 0,41…0,78) и тургидная (r = 0,59…0,84) пшеницы в большей степени реагировали на изменение относительной влажности воздуха, по сравнению с мягкой пшеницей (r = 0,07…0,32).
В 2008 г. температура и влажность воздуха были аналогичными 2006 году и способствовали открытому цветению всех видов пшеницы. С 5 июня температура воздуха стала повышаться, а относительная влажность воздуха снизилась, что способствовало увеличению количества клейстогамных (закрытых) цветков (рис. 1).
Рис. 1. Динамика хазмогамного цветения видов озимой пшеницы
в связи с погодными условиям, 2008 г.
После фазы цветения темпы развития у изучаемых видов изменялись: последующие этапы и фазы зернообразования озимая мягкая пшеница проходила быстрее и полной спелости достигала на 3-5 суток раньше, чем твердая и тургидная. Это обусловлено несколькими причинами:
1. Морфологическими особенностями строения колоса: рыхлый и средней плотности колос мягкой пшеницы лучше продувается ветром и испаряет больше влаги, следовательно, накопление сухих веществ зерном и его созревание завершаются раньше.
2. Анатомическими особенностями зерна. Микроструктура клетки твердой и тургидной пшеницы очень плотная, а у мягкой – рыхлая.
3. Генетическими (видовыми и сортовыми) особенностями физиолого-биохимических процессов. Мы можем предположить, что количество и активность ферментов, а следовательно, скорость обменных и окислительно-восстановительных реакций у твердой и тургидной пшеницы ниже, чем у мягкой.
Таким образом, процесс зернообразования (этапы формирования, налива и созревания) у твердой и тургидной пшеницы проходил за 42-48 сут., что на 6-8 сут. больше, чем у мягкой (34-42 сут.), за счет этого и увеличивался период вегетации озимой твердой и тургидной пшеницы.
Для озимой пшеницы нами были установлены общие закономерности фотосинтеза и формирования урожая и особенности протекания этих процессов (табл.3)
Таблица 3 – Фотосинтетическая деятельность озимой пшеницы
(2006-2008 гг.)
| Виды пшеницы | Площадь листьев, м2/га | ФСП за 1 день, тыс. м2/га | ЧПФ за 1 день, г/ м2 | ||||||
| фаза развития | межфазный период | ||||||||
| весеннее кущение | цветение | восковая спелость | вес. кущение- трубкование | колошение- цветение | восковая сп. – полная сп. | вес. кущение- трубкование | колошение- цветение | восковая сп. – полная сп. | |
| Твердая | 7769 | 22483 | 13188 | 12,4 | 21,7 | 6,6 | 6,48 | 7,09 | 4,98 |
| Тургидная | 7798 | 20548 | 11009 | 11,7 | 20,0 | 5,5 | 6,56 | 7,73 | 5,13 |
| Мягкая | 7931 | 27265 | 16297 | 13,8 | 26,0 | 8,2 | 6,19 | 6,84 | 4,75 |
Наибольшая площадь листьев (ПЛ) у растений всех видов пшеницы формировалась в фазе цветения, но у твердой и тургидной пшеницы она была на 17,5 и 24,6 % меньше, чем у мягкой, что объясняется меньшей густотой стояния и формированием меньшей площади листьев на 1 растении. После фазы цветения площадь листьев у всех видов пшеницы уменьшалась, что связано с прекращением роста растений и постепенным отмиранием нижних стеблевых листьев из-за начала процесса реутилизации накопленных в них питательных веществ.
Установлено, что фотосинтетический потенциал (ФСП) твердой и тургидной пшеницы находился в прямой корреляционной зависимости от площади листьев (r = 0,57…0,78) и максимальной величины достигал в период от колошения до цветения.
По ФСП твердая и тургидная пшеницы значительно уступали мягкой в течение всего весенне-летнего периода, причем различия возрастали от фазы трубкования до периода созревания зерна. Твердая пшеница по ФСП уступала мягкой меньше (на 10,1-19,5 %), чем тургидная (на 15,2-32,9 %).
В отличие от ПЛ и ФСП чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) у твердой и тургидной пшеницы была больше, чем у мягкой пшеницы, причем преимущество возрастало от трубкования до созревания. Тургидная пшеница по ЧПФ превосходила мягкую больше (на 4,9-15,4 %), чем твердая (на 2,5-10,1 %).
При изучении особенностей формирования урожайности озимой пшеницы был проведен анализ ее структуры. Роль отдельных элементов в формировании урожайности видов озимой пшеницы неодинакова и зависит как от биологических особенностей вида, так и от погодных условий.
У зерновых культур показатель урожайности определяется как произведение густоты продуктивного стеблестоя на массу зерна в колосе. В наших опытах на густоту стеблестоя посевов существенное влияние оказывали погодные условия, а на массу зерна в колосе – число зерен в колосе и масса 1000 зерен.
В среднем за три года расчеты корреляционных связей биологической урожайности твердой и тургидной пшеницы с элементами её структуры показали, что весь комплекс элементов структуры важен для формирования урожайности, поскольку все ее элементы взаимосвязаны и находятся во взаимокомпенсации. Масса 1000 зерен существенно влияла на величину биологического урожая зерна (r = от 0,51 до 0,80), значение остальных элементов проявлялось в большей или меньшей степени в зависимости от условий года.
Урожайность озимой твердой, тургидной
и мягкой пшеницы в разные фазы и периоды созревания зерна
Урожайность зерна озимой пшеницы в значительной степени зависит от вида. В наших опытах большая урожайность зерна была получена у озимой мягкой пшеницы (41,5-46,8 ц/га), что объясняется ее большей адаптивностью к условиям ЦЧР. Озимая твердая пшеница уступала ей на 4,5-6,9 ц/га, озимая тургидная – на 8,2-11,1 ц/га. Установлено, что урожайность всех видов озимой пшеницы в значительной степени достоверно варьирует по годам (табл. 4).
Уровень урожайности озимой пшеницы во многом зависит от температуры воздуха и суммы осадков в течение вегетации. Так, в 2006 г. была получена самая низкая урожайность культуры за три года исследований. Основными причинами снижения урожайности, по нашему мнению, является малоснежный и холодный зимний период (температура в январе-феврале на 2,1-2,4°С ниже среднемноголетней), отрицательно повлиявший на перезимовку растений (67-84%), и неблагоприятные погодные условия на этапе налива зерна (резкое снижение температуры и недостаток влаги: сумма осадков составила 17-18 % нормы).
Таблица 4 – Урожайность озимой пшеницы в зависимости
от степени созревания зерна (2006-2008 гг.)
| Фазы созревания (фактор Б) | Виды пшеницы (фактор А) | Урожайность пшеницы, ц/га | |||
| 2006 г. | 2007 г. | 2008 г. | средняя | ||
| Середина восковой спелости | Твердая | 14,1 | 38,2 | 64,1 | 38,8 |
| Тургидная | 14,5 | 32,6 | 55,1 | 34,1 | |
| Мягкая | 25,2 | 41,7 | 67,4 | 44,8 | |
| Конец восковой спелости | Твердая | 14,6 | 39,6 | 69,1 | 41,1 |
| Тургидная | 15,5 | 33,1 | 58,6 | 35,7 | |
| Мягкая | 25,9 | 42,6 | 71,8 | 46,8 | |
| Перележка 10-12 суток | Твердая | 13,7 | 38,1 | 58,6 | 36,8 |
| Тургидная | 13,3 | 32,5 | 54,5 | 33,4 | |
| Мягкая | 23,5 | 40,9 | 60,4 | 41,6 | |
| Полная спелость | Твердая | 14,6 | 38,5 | 63,5 | 38,8 |
| Тургидная | 14,7 | 32,6 | 56,5 | 34,6 | |
| Мягкая | 25,8 | 42,1 | 69,5 | 45,7 | |
| Перестой 10-12 суток | Твердая | 13,9 | 37,9 | 59,1 | 37,0 |
| Тургидная | 13,9 | 32,1 | 53,1 | 33,0 | |
| Мягкая | 21,2 | 41,2 | 62,1 | 41,5 | |
| НСР05 частных различий | 2,75 | 2,13 | 4,06 | - | |
| НСР05 фактор А | 1,12 | 0,95 | 3,64 | - | |
| НСР05 фактор Б | 1,20 | 1,09 | 2,01 | - | |
Продолжительная теплая осень с нормальным увлажнением в 2006 г., раннее возобновление весенней вегетации и умеренно влажная, теплая погода в весенний период 2007 и 2008 гг. способствовали достоверному увеличению урожайности в 1,5-3,0 раза в 2007 г. и в 2,5-4,5 раза в 2008 г. по сравнению с 2006 г. Причем озимая твердая и тургидная пшеница в большей степени реагировали на изменение метеорологических условий. Так, в 2007 и 2008 гг. урожайность зерна озимой твердой и тургидной пшеницы была соответственно в 2,1-2,9 и 3,8-4,7 раз выше, чем в 2006 г., а у мягкой – только в 1,6-1,9 и 2,6-2,9 раза.
Наибольшая урожайность получена у трех видов пшеницы, убранной в конце фазы восковой спелости (твердая – 41,1; тургидная – 35,7 и мягкая – 46,8 ц/га). По сравнению с ней урожайность, полученная в середине фазы восковой спелости и в фазу полной спелости, была ниже на 2,2-2,4 ц/га у твердой, на 1,1-1,7 ц/га – у тургидной пшеницы и на 1,0-2,0 ц/га – у мягкой пшеницы. Но различия между периодами восковой и полной спелости в течение 2 лет (2006-2007 гг.) находились в пределах ошибки опыта. В 2008 г. математически были доказаны различия в урожайности пшеницы, убранной в конце фазы восковой спелости по сравнению с серединой восковой и полной спелостью зерна.
Значительно снижается урожайность всех видов пшеницы при перележке в валках и перестое на корню в течение 10-12 суток. При перележке в валках снижение урожайности варьировало от 0,7 до 3,2 ц/га по сравнению со своевременной уборкой в середине восковой спелости, при перестое на корню – от 1,6 до 4,2 ц/га по сравнению с фазой полной спелости. Следует отметить, что разность между серединой восковой спелости и перележкой пшеницы в валках была менее существенной в сравнении с разностью между полной спелостью и перестоем растений на корню.
Снижение урожайности у видов пшеницы при перележке валков и перестое на корню неодинаково и в большей степени выражено у озимой мягкой пшеницы (на 3,2-4,2 ц/га), чем у твердой (на 1,8-2,0 ц/га) и тургидной (на 0,7-1,6 ц/га).
Резервом увеличения валовых сборов зерна озимой пшеницы, наряду с повышением ее урожайности, является снижение потерь при уборке урожая. Нами было установлено, что у озимой мягкой пшеницы уже в начале восковой спелости нарушается связь зерна с колосом, а колосковые и цветковые чешуи слабее удерживают его и зерно может выпадать из колоса.
Более плотное строение колоса и широкий киль колосковой чешуи у твердой и тургидной пшеницы хорошо удерживают зерновки и снижают возможность их осыпания.
Первыми у озимой мягкой пшеницы осыпаются самые крупные зерна из середины главного колоса. Потери зерна значительно возрастают в полную спелость и при запоздалом обмолоте, причем в валках при быстром высыхании скошенных растений создаются лучшие условия для сохранения урожая зерна, чем на корню. Осыпание зерна у твердой и тургидной пшеницы начинается позднее, чем у мягкой, и нарастает менее интенсивно.
Качество зерна видов озимой пшеницы
в разные фазы и периоды созревания
При оценке качества зерна пшеницы определяют более двух десятков показателей, которые взаимосвязаны между собой. Нами установлено, что фазы и периоды созревания зерна оказывают существенное влияние на физические и биохимические показатели, а также на посевные качества семян изучаемых видов озимой пшеницы.
Более крупное (по массе 1000 шт.) зерно формировала тургидная пшеница (от 42,0 до 44,0 г). Зерно с максимальной массой 1000 шт. у изучаемых видов озимой пшеницы формировалось уже к середине фазы восковой спелости, затем по мере созревания до полной спелости этот показатель несущественно снижался (на 1,6-2,7 %), что в основном объясняется биологическими причинами (осыпание крупного зерна, повреждение вредителями и поражение болезнями). Более значительно снижалась масса 1000 зерен при перележке (на 2,9-4,7 %) и при перестое (на 1,2-3,6 %) по сравнению с фазами соответственно восковой и полной спелости. На задержку с обмолотом в большей степени реагировала твердая (4,7 и 3,6 %) и тургидная (на 4,5 и 1,6 %) пшеница (табл. 5).
У озимой тургидной пшеницы натура зерна в среднем за годы исследований была лучшей (766,7-774,2 г/л) и она меньше варьировала по годам, т.е. у этого вида пшеницы данный показатель более стабилен и в меньшей степени реагирует на изменения окружающей среды. Натура зерна в фазы восковой и полной спелости была практически одинаковой у всех видов пшеницы, а при перележке и перестое – снижалась на 0,5-0,9 %.
Стекловидность зерна у твердой и тургидной пшеницы в среднем за три года была существенно (на 18-19 %) больше, чем у озимой мягкой пшеницы, что объясняется видовыми особенностями анатомического строения зерновки. В зависимости от изучаемых фаз созревания стекловидность изменялась незначительно. Существенное снижение стекловидности было отмечено при перележке в валках (на 1,9-3,4 %) по сравнению с серединой восковой спелости и при перестое на корню (на 1,5-2,9 %) по сравнению с полной спелостью и в большей степени выражено (на 3,4 и 2,9 %) у мягкой пшеницы.
Таблица 5 – Масса 1000 зерен, натура и стекловидность зерна
озимой пшеницы в зависимости от степени
созревания (2006-2008 гг.)
| Фазы созревания (фактор Б) | Виды пшеницы (фактор А) | Масса 1000 зерен, г | Натура зерна, г/л | Стекловид-ность, % |
| Середина восковой спелости | Твердая | 42,3 | 756,3 | 90,0 |
| Тургидная | 44,0 | 772,7 | 87,7 | |
| Мягкая | 41,5 | 766,5 | 70,7 | |
| Конец восковой спелости | Твердая | 41,8 | 757,3 | 90,7 |
| Тургидная | 43,6 | 774,2 | 88,7 | |
| Мягкая | 40,9 | 768,7 | 71,0 | |
| Перележка 10-12 суток | Твердая | 40,3 | 751,7 | 87,7 |
| Тургидная | 42,0 | 766,7 | 86,0 | |
| Мягкая | 40,3 | 760,8 | 68,3 | |
| Полная спелость | Твердая | 41,6 | 757,5 | 90,0 |
| Тургидная | 42,8 | 772,0 | 88,3 | |
| Мягкая | 40,5 | 766,7 | 69,7 | |
| Перестой 10-12 суток | Твердая | 40,1 | 751,2 | 87,7 |
| Тургидная | 42,1 | 767,0 | 87,0 | |
| Мягкая | 40,0 | 761,7 | 67,7 | |
| НСР05 частных различий | 0,74-3,15 | 7,03-7,75 | - | |
| НСР05 фактор А по годам | 0,33-1,41 | 6,62-7,13 | - | |
| НСР05 фактор Б по годам | 0,43-1,82 | 3,82-4,42 | - | |
Лучший результат по количеству и качеству клейковины был зафиксирован у озимой тургидной пшеницы (24,9-29,8 %), зерно которой соответствовало 1-му классу качества (табл. 6).
Содержание клейковины в зерне у изучаемых видов озимой пшеницы несущественно возрастало от середины до конца фазы восковой спелости (на 0,7 %; на 0,6 % и на 0,4 % – соответственно у твердой, тургидной и мягкой пшеницы). К полной спелости количество клейковины уменьшалось незначительно.
Существенное снижение содержания клейковины нами отмечено у трех видов пшеницы во все годы проведения опытов при перележке в валках (на 3,2 – 3,9 % по сравнению с серединой восковой спелости) и при перестое на корню 10-12 суток (на 2,3 - 3,4 % по сравнению с полной спелостью). При этом следует заметить, что содержание клейковины в зерне при перележке пшеницы в валках снижается в большей степени, чем при перестое на корню.
Таблица 6 – Биохимические показатели качества зерна озимой
пшеницы в зависимости от степени созревания
(2006-2008 гг.)
| Фазы созревания (фактор Б) | Виды пшеницы (фактор А) | Содержание, % | ИДК/ группа | |
| белка | клейковины | |||
| Середина восковой спелости | Твердая* | 14,9 | 26,0 | 84,0/II |
| Тургидная | 16,2 | 29,2 | 101,3/II-III | |
| Мягкая | 13,9 | 25,3 | 80,3/II | |
| Конец восковой спелости | Твердая* | 15,6 | 26,7 | 87,5/II-III |
| Тургидная | 17,3 | 29,8 | 93,7/II | |
| Мягкая | 14,8 | 25,7 | 77,7/II | |
| Перелёжка 10-12 суток | Твердая* | 13,4 | 22,8 | 101,5/III |
| Тургидная | 14,9 | 25,3 | 105/II-III | |
| Мягкая | 12,8 | 21,7 | 90,7/II | |
| Полная спелость | Твердая* | 14,8 | 25,8 | 95,0/II |
| Тургидная | 16,2 | 28,3 | 96,7/II-III | |
| Мягкая | 14,1 | 25,1 | 82,3/II | |
| Перестой 10-12 суток | Твердая* | 13,5 | 23,5 | 101/II-III |
| Тургидная | 15,2 | 24,9 | 107,3/II-III | |
| Мягкая | 13,1 | 21,9 | 92,0/II | |
* В среднем за 2006 и 2008 гг.
Содержание белка в зерне зависит от биологических особенностей вида пшеницы. По данным Е. П. Поповой (1979 г.), в мучнистом зерне мягкой пшеницы, особенно в его центральной части, белок не образует сплошного монолита с зернами крахмала, при этом формируется много воздушных полостей в клетках, в то время как в зерне твердой и тургидной пшеницы белковая матрица занимает все промежутки между крахмальными зернами и покрывает их сплошным слоем.
В наших опытах в среднем за 2006-2008 гг. большее содержание белка было отмечено в зерне тургидной пшеницы (от 14,9 до 17,3 %).
Более высокое содержание белка в зерне было зафиксировано в фазы восковой и полной спелости у всех видов озимой пшеницы: 14,8-15,6; 16,2-17,3 и 13,9-14,8 % – соответственно у твердой, тургидной и мягкой пшеницы и находилось в пределах ошибки опыта. Существенно снижалось содержание белка в зерне при перележке в валках и перестое пшеницы на корню: у твердой, тургидной и мягкой – соответственно на 1,5 и 1,3; 1,3 и 1,0 и на 1,1 и 1,0 %.
Качество зерна и урожайность пшеницы находились в обратной корреляционной зависимости (r = от –0,69 до –0,31), т. е. зерно озимой пшеницы во влажные 2007 и 2008 гг. уступало по качеству зерну урожая в менее влажном 2006 году, тогда как урожайность озимой пшеницы в 2006 г. была ниже.
Посевные качества семян зависели не только от биологических особенностей видов пшеницы, но и от фаз созревания зерна.
Лучшая энергия прорастания семян была отмечена у озимой твердой и мягкой пшеницы (до 86 %), существенно уступали им по этому показателю семена тургидной пшеницы (до 78 %). А лабораторная всхожесть была большей у озимой мягкой пшеницы (до 97 %), твердая и тургидная пшеницы уступали ей на 4,0-5,5 % в фазах восковой и полной спелости.
По силе роста семян озимая мягкая пшеница в среднем за 3 года превосходила твердую и тургидную.
Высокие посевные качества семян у всех видов пшеницы формируются уже к середине восковой спелости и до полной спелости они существенно не изменяются. Значительное ухудшение посевных качеств семян происходит при задержке с обмолотом на 10-12 суток, причем при перележке в валках – в большей степени, чем при перестое на корню. При этом следует отметить, что посевные качества семян разных видов пшеницы по-разному реагируют снижением на задержку с обмолотом, так как имеют свои особенности процесса зернообразования. Так, например, энергия прорастания при перележке в валках и перестое на корню снижалась у твердой соответственно на 8,0 и 9,0 %, тургидной – на 11,4 и 7,5 % и мягкой пшеницы – на 7,2 и 7,0 %, а лабораторная всхожесть – на 8,6 и 6,0; 12,7 и 8,8; 11,5 и 8,9 % – соответственно у твердой, тургидной и мягкой пшеницы.
Экономическая эффективность производства зерна трех видов озимой пшеницы при уборке в разные фазы и периоды созревания
Самый высокий уровень рентабельности за годы исследований был получен при возделывании озимой твердой пшеницы (107,8-119,7 %). Уровень рентабельности мягкой пшеницы значительно (на 10,5-13,6 %) уступал твердой, что было связано прежде всего с разной ценой реализации зерна твердой и мягкой пшеницы. Экономический эффект при возделывании озимой тургидной пшеницы был самый низкий: уровень рентабельности – 89,6-98,0 %, что на 18,2-22,4 и 6,7-11,0 % меньше, чем при возделывании твердой и мягкой пшеницы.
Условный чистый доход с 1 га и уровень рентабельности производства зерна озимой пшеницы зависели от своевременности уборки. Более высокие значения этих показателей отмечены на вариантах уборки, обеспечивающих наибольший сбор зерна с 1 га: в середине и конце фазы восковой спелости – при раздельном способе и в фазу полной спелости – при прямом комбайнировании.
Условный чистый доход снижался при реализации продукции трех видов озимой пшеницы, убранной несвоевременно. Причем при перележке в валках доходность снижалась на 234-797 руб/га, а при перестое – на 535-1046 руб/га.
выводы
- У озимой твердой и тургидной пшениц при интродукции их в лесостепь ЦЧР установлены значительные биологические особенности при прохождении фаз роста и развития, формировании урожая и качества зерна по сравнению с мягкой пшеницей, которые необходимо учитывать в производстве.
- Для набухания и прорастания семян озимой твердой и тургидной пшенице необходимо на 10-15 % воды больше, чем мягкой. Объём воды, поглощенной семенами, существенно зависит от сортовых особенностей, вида культуры и размера семян, а динамика поглощения влаги – от температуры: чем она выше, тем интенсивнее идет набухание и прорастание семян.
- Лучшую полевую всхожесть в среднем за 3 года исследований имели семена озимой твердой и мягкой пшеницы (77 %). Твердая пшеница по глубине залегания узла кущения (на 7,9 %) и количеству узловых корней (на 23,5 и 41,2 %) превосходила тургидную и мягкую пшеницу, но уступала последней по интенсивности роста и общей кустистости (на 5-18 %).
- Посевы озимой твердой и тургидной пшеницы сильно изреживаются вследствие гибели растений в зимний период (до 16 %), перезимовка их была на 6-7 % хуже, чем у мягкой пшеницы.
- Этапы органогенеза (с 3-го по 9-й) озимая твердая и тургидная пшеницы проходят более интенсивно, поэтому цветение у них начинается на 1-3 дня раньше и заканчивается быстрее, чем у мягкой.
- Для изучаемых видов пшеницы типичным было хазмогамное (открытое) цветение (88-95%), но у твердой и тургидной пшеницы открытых цветков было на 5-6 % меньше, чем у мягкой, а завязываемость плодов – на 6-7 % больше.
- Озимая твердая и тургидная пшеницы по площади листьев и фотосинтетическому потенциалу (ФСП) на 14-24 %, а также приросту биомассы за весенне-летний период на 0,02-0,51 т/га уступают мягкой пшенице, но чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) у них на 5-10 % больше, чем у мягкой.
- Зернообразование у озимой твердой и тургидной пшеницы начинается на 2-3 сут. раньше и заканчивается на 3-5 сут. позже (всего 42-48 сут.), чем у мягкой пшеницы (34-42 сут.). Жаркая, сухая погода приводит к сокращению, а умеренно теплая и дождливая – к удлинению процесса зернообразования.
- Урожайность озимой твердой и тургидной пшеницы в среднем за 3 года была на 4,5-11,0 ц/га меньше, по сравнению с мягкой. Урожайность озимой твердой и тургидной пшеницы тесно и прямо коррелировала с густотой стояния растений и продуктивной кустистостью (r = до 0,67), длиной колоса (r = до 0,82), числом и массой зерна в колосе (r = до 0,85), массой 1000 зерен (r = до 0,80).
- Максимальную биологическую урожайность озимая твердая и тургидная пшеница формируют в фазу восковой спелости зерна и до полной спелости она существенно не изменяется. Значительное снижение урожая зерна происходит при перележке хлебов в валках (0,7-3,2 ц/га) и перестое их на корню 10-12 суток (1,6-4,2 ц/га).
- Реакция видов пшеницы снижением урожайности при перележке в валках и перестое на корню 10-12 суток различна: у твердой и тургидной она выражена в меньшей степени (0,7-2,0 ц/га), по сравнению с мягкой пшеницей (3,2-4,2 ц/га), поскольку осыпание зерна у мягкой пшеницы начинается на 4-6 сут. раньше и идёт интенсивнее, чем у твердой.
- Высококачественное товарное зерно и семена лучшего качества изучаемых видов пшеницы можно получить при своевременной уборке в фазах восковой и полной спелости. Опоздание с обмолотом значительно снижает качество зерна и семян, причем перележка валков ухудшает их в большей степени, чем перестой на корню. Виды пшеницы по-разному реагируют снижением качества зерна и семян на запоздалый обмолот.
- В среднем за три года лучшее по качеству зерно формировали твердая и тургидная пшеницы: масса 1000 шт. – до 44,0 г, натура – до 774,5 г/л, стекловидность – до 90 %, содержание белка – до 17,3 % и клейковины – до 29,8 %.
- Возделывание озимой твердой пшеницы в условиях лесостепи ЦЧР более рентабельно (до 120 %) по сравнению с мягкой пшеницей (до 109 %). Высокую экономическую эффективность обеспечивает своевременная уборка раздельным способом в восковую и прямым комбайнированием в полную спелость зерна.
предложения производству
- Для решения проблемы дефицита высококачественного зерна в крупяной, макаронной и кондитерской промышленности, а также укрепления экономики сельхозпредприятий целесообразно внедрение в АПК лесостепи ЦЧР озимой твердой (сорт Дончанка) и тургидной (сорт Донской янтарь) пшеницы.
- В связи с ускоренным развитием твердой и тургидной пшеницы в осенний период их посев следует начинать на 10-15 суток позднее оптимальных сроков посева озимой мягкой пшеницы.
- Уборку посевов озимой твердой и тургидной пшеницы необходимо проводить вслед за уборкой мягкой, так как созревают они на 3-5 суток позже даже при одновременном посеве. При уборке не допускать перележки валков и перестоя на корню, так как опоздание с обмолотом значительно снижает не только урожайность твердой и тургидной пшеницы, но и качество зерна.
Список работ, опубликованных
по теме диссертации
I. В ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК при защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук
1. Козлобаев В. В. Посевные качества семян озимой пшеницы
/ В. В. Козлобаев, Н. В. Ермакова // Аграрная наука. – 2008. – № 7. – С. 25-27 (соискатель – 50 %).
2. Козлобаев В. В. Особенности роста и развития озимой твердой, тургидной пшеницы в условиях лесостепных районов Центрально-Черноземной зоны / В. В. Козлобаев, Н. В. Ермакова // Сельскохозяйственная биология. –2009. – № 1. – С. 68-71 (соискатель – 50 %).
II. Статьи в аналитических сборниках и материалах конференций
3. Козлобаев В. В. Полевая всхожесть и состояние растений разных видов озимой пшеницы перед уходом в зиму / В. В. Козлобаев, Н. В. Ермакова // Инновационный путь развития АПК – магистральное направление научных исследований для сельского хозяйства: материалы Международной научно-практической конференции. – Пос. Персиановский: Донской ГАУ, 2007. – Том II. – С. 72-73 (соискатель – 50 %).
4. Козлобаев В. В. Особенности формирования конуса нарастания и зернообразования у озимой твёрдой и тургидной пшеницы в лесостепи ЦЧР / В. В. Козлобаев, Н. В. Ермакова // Технологические проблемы сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр. 30-й юбилейной Всероссийской научно-практической конференции. – Ярославль, 2007. – Часть I. – С. 58-61 (соискатель – 50 %).
5. Ермакова Н. В. Особенности развития и зернообразования у разных видов озимой пшеницы в лесостепи ЦЧР / Н. В. Ермакова // Достижения молодых ученых – будущее в развитии АПК: материалы межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых. – Воронеж, 2007. – Часть I. – С. 235-238 (соискатель – 100 %).
6. Козлобаев В. В. Особенности осеннего развития озимой твердой и тургидной пшеницы в условиях лесостепи ЦЧР / В. В. Козлобаев, Н. В. Ермакова // Воронежский агровестник. – Воронеж, 2008. – № 4 (61). – С. 42-45 (соискатель – 50 %).
7. Козлобаев В. В. Биологическая урожайность и физические показатели качества зерна разных видов пшеницы в зависимости от фаз и периодов спелости в лесостепи ЦЧР / В. В. Козлобаев, Н. В. Ермакова // Воронежский агровестник. – Воронеж, 2008. – № 6 (63). – С. 45-48 (соискатель – 50 %).
8. Козлобаев В. В. Биологическая урожайность и биохимические показатели качества зерна разных видов пшеницы в зависимости от фаз и периодов спелости в лесостепи ЦЧР / В. В. Козлобаев, Н. В. Ермакова // Агробиологические аспекты современных технологий возделывания полевых и луговых культур в ЦЧР: юбилейный сб. науч. тр. – Воронеж, 2008. – С. 15-20 (соискатель – 50 %).
9. Козлобаев В. В. Биологические особенности цветения и зернообразования разных видов озимой пшеницы в условиях лесостепи ЦЧР / В. В. Козлобаев, Н. В. Ермакова // Агробиологические аспекты современных технологий возделывания полевых и луговых культур в ЦЧР: юбилейный сб. науч. тр. – Воронеж, 2008. – С. 20-24 (соискатель – 50 %).
10. Ермакова Н. В. Особенности биологического развития разных видов пшеницы в лесостепи ЦЧР / Н. В. Ермакова, В. В. Козлобаев // Вестник Воронежского государственного аграрного университета имени К. Д. Глинки. – Воронеж, 2008. – № 1-2 (16-17). – С. 7-13 (соискатель – 50 %).
11. Ермакова Н. В. Особенности развития, формирования урожая и качества зерна озимой твердой и тургидной пшеницы в лесостепи Центрального Черноземья / Н. В. Ермакова // Ресурсосберегающие технологии в сельском производстве и технические средства их реализации: материалы межрегиональной научно-практической конференции. – Воронеж, 2009. – С. 10 (соискатель – 100 %).
Подписано в печать 14.04.2009. Формат 60х841/16.
Бумага кн.-журн. Печать офсетная. П.л. 1,0.
Тираж 100 экз. Заказ №.
Воронежский государственный аграрный университет
им. К.Д. Глинки. Типография ВГАУ.
394087 Воронеж, ул. Мичурина, 1.
