4 ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследований. Ячмень - на Северном Кавказе является важной фуражной культурой, служит сырьём для пивоваренной и пищевой промышленности. В структуре посевных площадей зерновых культур он занимает более 20 % и в значительной степени определяет величину валовых сборов зерна в регионе (Е.Г. Филиппов,2001).
Повышение урожая ярового ячменя возможно путём внедрения интенсивной технологии выращивания. Важное значение в решении этой задачи имеет внедрение новых, перспективных сортов ярового ячменя и применение удобрений, использование которых дает возможность повысить качество зерна и увеличить объёмы получаемой продукции.
Сорт - одно из средств сельскохозяйственного производства. При внедрении в производство новых лучших сортов повышается урожайность, адаптивность растений к неблагоприятным условиям среды, устойчивость к болезням и вредителям, улучшается качество продукции. В современном земледелии сорт выступает как самостоятельный фактор повышения урожайности и наряду с технологией выращивания имеет большое, а в ряде случаев решающее значение для получения высоких и устойчивых урожаев.
В современных условиях селекция ячменя ведётся не только на урожайность, но и на химический состав зерна. В производстве должны быть ценные сорта, пригодные для продовольственных, кормовых и пивоваренных целей. На Северном Кавказе проблемой повышения урожайности ячменя, улучшения качества зерна и семян занимались Е.В. Агафонов, В.А. Алабушев, Л.П. Бельтюков, И.В. Жирнов, А.А. Сокол, И.М. Шапошникова.
Однако исследований связанных с возможностью получения пивоваренного ячменя в Ростовской области проводилось очень мало. Пивоваренные заводы нашей области в основном работают на привозном сырье. Закупочная цена на пивоваренный ячмень гораздо выше, чем на
фуражный, поэтому исследования, связанные с возможностью получения пивоваренного ячменя в нашей зоне являются актуальными.
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась сравнительная оценка продуктивности сортов ярового ячменя зерноградскои, краснодарской и одесской селекции при размещении их по различным фонам минерального питания на чернозёме обыкновенном Ростовской области.
В процессе исследований решались следующие задачи:
- изучить особенности роста и развития растений новых сортов ярового ячменя
- установить особенности формирования элементов продуктивности сортов ярового ячменя
- изучить влияние фона минерального питания на урожайность и качество зерна сортов ярового ячменя
провести биоэнергетическую и экономическую оценку
эффективности возделывания сортов ярового ячменя на различных фонах минерального питания
Научная новизна исследований. В почвенно-климатических условиях приазовской зоны Ростовской области проведена сравнительная оценка продуктивности новых сортов ярового ячменя зерноградскои, краснодарской и одесской селекции на различных фонах минерального питания, определена возможность целевого использования каждого конкретного сорта.
Практическая значимость. Проведённые исследования позволяют рекомендовать производству новые сорта ярового ячменя, обеспечивающие получение высоких и стабильных урожаев с качественными показателями, отвечающими их целевому использованию.
Производственная проверка и реализация результатов исследований. Производственная проверка, подтверждённая актами внедрения, проведена в 2003 и 2004 годах на полях ООО «Темерницкое» Аксайского района Ростовской области на площади 100 га.
6
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и получили одобрение на заседаниях научно-методического совета Донского ГАУ, международной научно-практической конференции "Стратегия развития АПК: технологии, экономика, переработка, управление" (Донской ГАУ, 2004); международной научно-практической конференции "Актуальные проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса" (Донской ГАУ, 2005); Третьей Всероссийской дистанционной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Современные проблемы устойчивого развития агропромышленного комплекса Росии" (Донской ГАУ, 2005). По материалам исследований опубликовано 5 печатных работ, в которых отражено основное содержание диссертации.
7 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Яровой ячмень является одной из древнейших культур. Он возделывается со времен зарождения земледелия. Удельный вес посевов ячменя среди всех возделываемых культур довольно высок. Объясняется это тем, что он имеет короткий вегетационный период, в результате чего вызревает на севере и успевает дать нормальный урожай до наступления суховеев на юге (Коданев И.М., 1964).
Посевные площади в мире очень большие и составляют более 76 миллионов гектаров. Наибольшие площади сосредоточены в Китае, Индии, США и России. В России под ячменем занято более 16 млн.га. Основные площади сосредоточены на Северном Кавказе, Поволжье, в Центрально Черноземной зоне. Ростовская область - один из основных регионов по производству ярового ячменя. В Ростовской области площадь под яровым ячменем колеблется в пределах 1-1,2 млн.га. Ячмень отличается стабильной урожайностью (в пределах 2,0 т/га). В Ростовской области за последние 5 лет урожайность 1,62 т/га, по России урожайность 1,22 т/га.
При оптимальных условиях для роста и развития растений ячмень дает высокие и устойчивые урожаи зерна. Так, в Бельгии, Франции, Великобритании, Австрии, Венгрии и других странах урожайность достигает 6,0 т/га и более (Самойлов Л.Н., Благовещенская З.К., 1991).
В современном земледелии главным резервом повышения урожая и валовых сборов зерна ячменя и улучшения его качества является рациональное применение удобрений и использование новых высокопродуктивных сортов (Агафонов Д.Н., 1999).
1.1. Роль сорта в повышении урожайности ярового ячменя
Внедрение в производство лучших, более урожайных сортов по сравнению с районированными - это наиболее доступный и быстрый способ
8
повышения урожайности, а вместе с тем и валовых сборов зерна ячменя (Сокол А.А., 1993; Беленкевич О.А., 1997).
В современном земледелии сорт выступает как самостоятельный фактор повышения урожайности и наряду с технологией выращивания имеет большое, а в ряде случаев решающее значение для получения высоких и устойчивых урожаев. Поэтому в улучшении качества продукции сорту принадлежит ведущая роль (Гуляев Г.В., 1987).
В современных условиях сорт стал фактором, без которого невозможно реализовать в земледелии достижения научно-технического прогресса. Сорт служит биологическим фундаментом, на котором строятся все остальные элементы урожайности. При этом сорт, как биологическую систему, использующую солнечную энергию, нельзя заменить ничем, в этом отношении он уникален (Неттевич Э.Д.,2001).
В России за период 1950-1990 гг. в большинстве регионов страны на смену экстенсивным пришли интенсивные сорта с высоким потенциалом урожайности. Одновременно отмечено и снижение стабильности урожайности, связанное с потерей новыми сортами адаптивности (Жученко А.А., 1994).
В связи с возрастающей дифференциацией хозяйств по уровню урожайности целесообразно расширить в каждом регионе набор рекомендуемых для возделывания сортов, при этом, указав условия, при которых они обеспечивают максимальную отдачу и экономический эффект (Неттевич Э.Д.,2001).
Основы сортовой технологии ярового ячменя должны разрабатываться непосредственно для каждого отдельного сорта с обязательным учетом почвенных и климатических условий зоны. По данным отечественных и зарубежных исследователей вклад сорта в повышение урожайности может составлять 40-50 % (Волков С.А., 1999).
Исследования, проводимые во Всероссийском НИИ удобрений и агропочвоведения показали, что сорту ячменя в формировании урожайности
9
принадлежит всего 13 % (Хусайнов Х.А., 2000). Влияние сорта на
урожайность ячменя в значительной степени повышается (до 6,7 %) в условиях достаточного увлажнения. В условиях засушливого лета роль сорта на урожай снижается до 1,3 % (Васько В.Т., 2000). Однако следует помнить, что именно благодаря внедрению новых перспективных сортов урожайность ячменя в Западной Европе достигает в настоящее время до 5 т/га (Beschreibtnde Sortenliste, 1998).
Только на основе сортов, обладающих комплексом биологических и хозяйственно-ценных признаков и свойств, можно наиболее полно реализовать высокое плодородие почвы и оптимальный агротехнический фон, создаваемый при интенсивной технологии производства культуры (Волков С. А., 1999).
Однако в России в сложившихся экономических условиях начинает меняться отношение к сорту. Большинство хозяйств предпочитает менее требовательные к условиям возделывания сорта со стабильной урожайностью, поэтому необходимо расширять их набор в регионах с целью обоснованного выбора для конкретных условий возделывания (Неттевич Э.Д.,2001).
Но при любом направлении селекции ярового ячменя новые сорта должны в первую очередь отвечать ряду общих требований: высокой пластичностью, отзывчивостью на улучшение условий выращивания, устойчивостью к полеганию, осыпанию, поражению вредителями и болезнями (Глуховцев В.В., 1993).
Исследованиями Беленкевич А.А. (1994) установлено, что генотип -важный фактор влияния на элементы структуры урожая. Так, продолжительность межфазных периодов онтогенеза зависит от генотипа ячменя на 34,9-91,6 %, доля влияния на продуктивность ячменя - 2,3-10,9 %; на озерненность колоса, массу 1000 зёрен, количество листьев и высоту растений-47,7-56,3 %.
10
При сравнении ряда аргентинских сортов ярового ячменя оказалось, что более всего сорта различаются между собой по показателю масса 1000 зерен (59,5-67,8г). Кроме того, большие различия наблюдались по максимальной скорости роста зерновок (2,20-2,60 мг/сут) (Sattore E. Н., 1996).
В современных условиях селекция ячменя должна вестись не только на урожайность, но и на химический состав зерна. В производстве должны быть ценные сорта, пригодные для продовольственных, кормовых и пивоваренных целей. При выведении сортов продовольственного назначения следует стремиться к тому, чтобы они содержали больше белка. Использование на посев семян лучших районированных сортов позволяет увеличить сбор зерна без дополнительных производственных затрат, что обеспечивает снижение себестоимости продукции (Микхельман В.А. 1998).
С переходом сельского хозяйства к рыночной экономике возникает острая необходимость создания местной сырьевой базы для пивоваренной промышленности. Качественные показатели зерна ячменя очень сильно зависят от погодных условий, поэтому для каждой климатической зоны необходимо внедрять свои конкретные сорта (Сурин Н.А., 1997).
Правильный подбор сортов - основополагающая предпосылка ориентированного на рынок сельскохозяйственного производства; особенно это касается ячменя, пивоваренные свойства которого в значительной степени детерминированы (Oberforster M., 1997).
Исследованиями чешских ученых установлено, что существенное влияние на содержание солодового экстракта и силу диастазы оказывал именно сорт, а год урожая влиял на содержание белка и рыхлость солода (SpunaraaM., 1998).
Следует иметь в виду, что возделывание одного сорта рискованно, а обилие их нежелательно, так как усложняет систему семеноводства. Наилучшим вариантом является выбор 2-3 сортов, наиболее подходящих к местным агроэкологическим условиям (Стефанов Т., 1994).
и
Австралийские исследователи рекомендуют подбирать сорта с разным вегетационным периодом. Скороспелые сорта оказывались урожайнее, однако, если в конце вегетации была засуха, то позднеспелые сорта оказывались более урожайными, что обусловлено большим количеством поглощенной влаги, особенно по глубине, благодаря чему формировалась более мощная вегетативная масса (Mitchel Y. Н., 1996).
В процессе сравнительного испытания, проводимого в течение 20 лет, было установлено, что раннеспелые сорта, как правило, формируют повышенное содержание белка в зерне в сравнении со средне- и позднеспелыми. В большинстве случаев различие составляет 2,0-2,5 % (СуринН.А., 1997).
В настоящее время в селекции зерновых культур больше акцентируют внимание не на максимальной продуктивности сортов, а именно на ее стабильности и высоком качестве зерна (Неттевич Э.Д., 2001).
В последние годы создано много новых сортов, отличающихся повышенной устойчивостью к полеганию, болезням и вредителям с высоким потенциалом урожайности зерна. Однако традиционные технологии возделывания не позволяют полностью реализовать их широкие возможности. Поэтому актуальной задачей является разработка теоретических основ формирования высокопродуктивных посевов и совершенствование технологии возделывания ячменя для получения высоких и устойчивых урожаев с хорошим качеством зерна (Наумкин В.М., 1998).
1.2. Применение минеральных удобрений под яровой ячмень
Возделывание новых сортов интенсивного типа, которые реализуют свои потенциальные возможности только на достаточно высоком агротехническом фоне, требует уделять больше внимания рациональному применению удобрений (Алабушев В.А., 1984).
12
Многочисленные исследования показали, что длительное возделывание сельскохозяйственных культур без или при недостаточном внесении минеральных удобрений и особенно органических, при более интенсивных обработках почвы ведет к тому, что содержание гумуса и плодородие почвы снижаются (Сокол А.А., 1985).
Применение удобрений - важнейший фактор регулирования плодородия почвы и питания растений. Около одной четверти человечества в настоящее время питается только благодаря удобрениям. Анализ и критическая оценка методов расчета норм удобрений являются базой для роста производства и сохранения плодородия почвы (Агафонов Е.В., 1995).
Многочисленными исследованиями опытных учреждений и практикой передовых хозяйств Ростовской области доказано, что удобрения обеспечивают значительные прибавки ячменя на всех почвах. Даже на самых плодородных предкавказских черноземах правильное их применение существенно улучшает условия питания, ускоряет развитие растений, рост надземной массы и корней, а, следовательно, увеличивает устойчивость против засухи, уменьшает отрицательное действие болезней и вредителей, что и ведет к повышению урожайности (Сокол А.А., 1985).
Быстрый, интенсивный рост ячменя в короткий вегетационный период и слабая усвояющая способность корней обусловливают высокие требования к плодородию почв. Поэтому для получения высоких стабильных урожаев важно обеспечить посевы достаточным количеством легкодоступных веществ (Гулидова В.А., 1991; Алметов Н.С., 1996).
При возделывании пивоваренного ячменя особенно важно создать оптимальные условия питания с целью формирования высокого урожая нужного качества. В нашей стране с менее благоприятными почвенно-климатическими условиями и большим разнообразием зон оптимизация режимов питания пивоваренного ячменя внесением определенных доз и соотношением видов удобрений имеет большее значение (Неттевич Э.Д., 1981).
13 В нашей стране генетический потенциал сортов сельскохозяйственных
культур реализуется лишь на 30-40 %, что в значительной мере вызвано недостаточным уровнем минерального обеспечения растений. "Питательный стресс" возникает из-за применения системы удобрений без учета генотипической специфики минерального питания данной культуры в конкретных почвенно-климатических условиях. В результате окупаемость вносимых минеральных удобрений соответствующим повышением урожая и качества продукции уменьшилась за последние годы на 39 %. Проблема многофакторного действия на растения элементов питания при вариабельности условий внешней среды остается актуальной (Гареев Д.Б., 1997).
До настоящего времени не существует единого мнения о влиянии рекомендованных норм удобрений под ячмень на посевах с различной обеспеченностью элементами минерального питания (Агафонов Д.Н., 1999).
Вопрос определения оптимальных доз их внесения остается дискуссионным, что говорит о недостаточной разработке теории питания растений. Во многом это определяется сложностью установления количества доступных для растений элементов питания, так как это зависит от многих переменных факторов (Алабушев В.А., 1992).
Для полной реализации потенциала урожайности сортов ячменя интенсивного типа необходима зональная разработка доз NPK, так как их эффективность зависит от многих факторов (Найденов А.С., 1991).
Исследований, связанных с изучением минерального питания ярового ячменя проведено достаточно, однако в связи с большим разнообразием почвенно-климатических условий, а также появлением новых сортов интенсивного типа вопрос определения оптимальных доз удобрений в конкретных условиях остается дискуссионным.
Наиболее важные элементы минерального питания, необходимые ячменю для формирования высокого урожая, это азот, фосфор и калий.
14 Урожайность - величина интегральная, зависящая от потенциальной
продуктивности сорта и условий выращивания. Поэтому значение морфологических и биологических особенностей растений, технологии возделывания дает возможность полнее удовлетворять потребность культуры и получать высокие и устойчивые урожаи (Наумкин В.Н., 1998).
Одним из показателей, определяющих урожай, является накопление сухой биомассы растениями. Прирост сухого вещества можно считать наилучшим критерием оценки роста и развития растений. Максимальной величины этот показатель достигал в период выхода в трубку — колошения (Наумкин В.Н., 2000).
Растения ячменя в отличие от других зерновых культур обладают важной биологической особенностью - более половины надземной массы используется ими для формирования зерна. Установлена высокая коррелятивная зависимость между урожайностью и надземной массой растения (г=0,941) (Каскарбаев Ж.А., 1991).
Прирост биомассы по фазам роста сильно различается. Наиболее активный прирост биомассы происходит между фазой кущения и выхода в трубку, несколько медленнее - между фазами колошения и цветения, намного медленнее - между фазами выхода в трубку и колошения. После цветения до полной спелости прирост вегетативной массы небольшой (Brogowski Z., 1993).
Однако в Чехии при исследовании интенсивного сорта Зенит установлено, что наибольшее накопление сухой массы происходило от начала выколашивания до цветения — около 80 % фитомассы (Skala G., 1991).
Прохоров В.Н. (1992), изучая динамику формирования ценозов ярового ячменя на фоне различных доз азота (N6o-iso) установил, что, несмотря на различие в погодных условиях двух лет исследований, посевы в изучаемых вариантах имели одинаковую общую биомассу между фазой колошения и молочной спелостью.
15 Установлена зависимость урожая ярового ячменя от содержания общего
азота в растениях в основные фазы их развития. На ранних стадиях вегетации имеется возможность прогнозировать вероятные урожаи зерна в расчете на средние в данном районе метеорологические условия (Костина Л.П., 1996).
Содержание азота в надземной массе в период вегетации в количестве, превышающем пограничный уровень, указывает на вероятность получения зерна, солодовые качества которого будут ниже требуемых (Baler G., 1991).
Исследованиями Наумкина В.Н. (2000) установлено, что минеральные удобрения позволили растениям ячменя накапливать биомассы в 1,8-2,0 раза больше в сравнении с контролем (без удобрений). В контроле снижение накопления сухой биомассы отмечалось уже в конце молочной спелости зерна. Это связано с уменьшением густоты стояния растений к концу вегетации и более ранним прекращением деятельности листового аппарата в сравнении с вариантом, где применялись минеральные удобрения.
Канадские исследователи установили, что урожай биомассы в фазе колошения был выше при внесении азотных удобрений полностью лентами до посева, чем при дробном внесении с семенами и в подкормку (Bailey L.D., 1993).
Овчаренко М.М. (1992), напротив, утверждает, что дополнительное внесение азота в фазе кущения и в фазе трубкования способствовали росту вегетативной массы и увеличению содержания белка в зерне.
Анализ динамики линейного роста и накопления абсолютно сухого вещества растений ячменя позволяет заключить, что общая продуктивность растений определяется степенью развития вегетативных органов, особенно листьев, и находится в прямой зависимости от системы удобрений. Наибольшая листовая поверхность отмечена в фазе колошения ячменя (Наумкин В.Н., 1998).
Площадь листовой поверхности растений и старых листьев в целом является функцией термического режима влагообеспеченности (Milroy S., 1995).
16
Внесение минеральных удобрений способствует повышению ассимилирующей поверхности уже в фазе кущения (13,6 тыс. м /га - на удобренном фоне; 10,1 тыс. м2/га на контроле). Начиная с фазы колошения, листовая поверхность начинает уменьшаться в результате естественного старения листьев и развития на них болезней. При этом в варианте без удобрений площадь листьев сокращалась быстрее, чем в вариантах с применением удобрений.
Формирование наибольшей площади поверхности листьев и фотосинтетического потенциала посевов в вариантах применения минеральных удобрений обеспечили более высокую зерновую продуктивность ячменя. Его урожайность в среднем за два года на 40-83 % выше, чем на контроле (Наумкин В.Н., 2000).
По данным Ильина А.В. (1994) изменение урожайности сортов ячменя тесно связано с площадью листьев и показателем их вегетативной массы в фазе колошения (r=0,95, Sr=0.14). По полученным данным выходит, что масса 1000 зерен тесно связана со средней площадью листовой поверхности и массой вегетативной части растения, приходящимися на одну зерновку (r=0,96, Sr=0,13).
В исследованиях, проводимых в засушливых условиях Ливии, установили, что с урожайностью наиболее высоко коррелировала высота растения и длина колеоптиле. Поэтому в засушливых условиях Средиземноморья именно этот критерий следует использовать при селекции ячменя (Gibrel Gomma F., 1990).
Карецкая Л.М. (1991) также установила существенную связь между длиной соломины и озерненностью растений.
Прямая коррелятивная связь существует между состоянием вторичной корневой системы и урожайностью, которая усиливается от фазы кущения к молочной спелости. Коэффициент корреляции при кущении равен 0,594; трубковании - 0,697; колошении - 0,904; молочной спелости - 0,925 (Каскарбаев Ж.А., 1991).
17
Статистически достоверные корреляции от средних до высоких выявлены между числом зародышевых корешков и массой семян в колосе, между числом зародышевых корешков и массой 1000 семян (Vackova V., 1992).
Формирование узловых корней идет вплоть до фазы молочной спелости зерна, мощность их возрастает от ранних к поздним срокам сева, а также с увеличением площади питания. Наибольший прирост вторичной корневой системы у ячменя наблюдается от кущения до выхода в трубку (Каскарбаев Ж.А., 1991).
Канадские исследователи установили, что после фазы кущения биомасса корней несколько уменьшалась, уменьшалась и длина корней, главным образом в результате отмирания тонких корней (Xu J. G., 1992).
Корневая система ячменя способна к активной мобилизации питательных веществ из почвы и удобрений, чем выделяется среди других полевых культур. Ячмень обнаруживает положительную реакцию на последействие азотного удобрения даже в тех случаях, когда остаточное количество азота представлено органическими соединениями. Ячмень способен удовлетворять потребность в фосфоре при таком низком содержании подвижных фосфатов в почве, при котором большинство полевых культур испытывает острый дефицит этого элемента питания (Никитишен В.И., 1994).
При систематическом внесении удобрений масса корней с глубиной постепенно снижается. В метровом слое почвы под влиянием минеральных удобрений масса корней увеличивалась на 97,2 %, что связано с улучшением свойств почвы. В связи с повышением насыщенности распаханных слоев корнями влага из них продуктивнее используется растениями (Каргин И.Ф., 1997).
Внесение фосфорных удобрений вызывает увеличение числа узловых корней уже в период кущения. Внесение азотных. удобрений на фоне фосфорных удобрений сопровождается увеличением числа узловых корней;

Получить работу