Обоснование сроков и способов уборки озимого ячменя в приазовской зоне Ростовской области (стр. 1 )

На правах рукописи

ОБОСНОВАНИЕ СРОКОВ И СПОСОБОВ УБОРКИ ОЗИМОГО ЯЧМЕНЯ В ПРИАЗОВСКОЙ ЗОНЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 06.01.01 Общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата сельскохозяйственных наук

пос. Персиановский – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Донской государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор кафедры селекции и генетики сельскохозяйственных культур Азово-Черноморской государственной агроин-женерной академии

кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент кафедры технологии хранения растениеводческой продукции Донского госагроуниверситета

Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур им. » Россельхозакадемии.

Защита диссертации состоится 18 мая 2012 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.028.02 при Донском государственном аграрном университете РФ, Ростовская область, Октябрьский (с) район, пос. Персиановский, тел., , автореферат размещен на официальном сайте ВАК Министерства образования и науки РФ: http://vak. ed. gov.ru/ и сайте Донского госагроуниверситета: http://www.dongau.ru/

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Донского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан « » апреля 2012 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета,

кандидат с.-х. наук, доцент

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В решении проблемы производства продовольственного и кормового зерна на Дону ведущее место принадлежит ячменю, площади посева которого в последние годы снизились почти в 2 раза, а урожайность стабилизировалась на уровне 1,4-1,6 т/га, что не соответствует возможностям региона. Основная причина этого – недостаточная разработка основных элементов технологии возделывания и использование только яровых сортов двурядного ячменя, обладающих меньшим потенциалом урожайности. Внедрение в полевую практику скороспелых и достаточно зимостойких сортов озимого ячменя позволит существенно увеличить его валовые сборы, т. к. рост урожайности многорядных ячменей происходит как за счет усиления продуктивной кустистости, так и большей массы зерна с колоса.

Высокий потенциал озимого ячменя можно реализовать, сократив уборочные потери выращенного урожая, величина которых составляет 15-20%, а в неблагоприятные годы до 30% и более. Большое значение в решении этого вопроса имеет обоснование сроков, способов и продолжительности уборки на основании биохимической и энергетической оценки созревающего зерна, биохимических законов зернообразования, которые тесно связаны с поступлением пластических веществ и воды в зерно, а значит с фазой развития и спелости зерна. К настоящему времени в регионе нет единого мнения по отмеченным вопросам, поэтому изучение особенностей зернообразования озимого ячменя является актуальным в научном отношении, а совершенствование на этой основе технологии уборки культуры имеет большое практическое значение.

Цель и задачи исследований. Целью исследований стало изучение, научное обоснование и определение оптимальных сроков скашивания при двухфазной уборке и продолжительности однофазной уборки современных сортов озимого ячменя для сокращения потерь и получения зерна с наиболее высоким качеством.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

-изучить рост, развитие и динамику колошения озимого ячменя;

- выявить общие закономерности и особенности зернообразования;

- определить зависимость между влажностью и сухой массой зерна от момента наступления студенисто-жидкого состояния до полной его спелости;

-установить влияние сроков и способов уборки на урожайность и качество зерна озимого ячменя;

-провести экономическую и биоэнергетическую оценку сроков, способов и продолжительности уборки.

Научная новизна исследований. Впервые в Ростовской области установлены общие закономерности и биологические особенности зернообразования озимого ячменя, установлены связи между основными показателями этого процесса, определен биохимический состав и энергетическая ценность зерна в отдельные периоды созревания, обоснованы сроки и способы уборки, их влияние на физические свойства, посевные качества и питательную ценность зерна.

Практическая значимость. В результате проведенных исследований установлен порог накопления пластических веществ в зерновке, выявлен биохимический и энергетический уровень зерна, определены сроки и способы уборкии их влияние на физические, посевные, кормовые свойства. Дана экономическая и биоэнергетическая оценка, которая позволяет конкретизировать рекомендации по срокам и способам уборки с учетом погодных условий, сократить затраты труда, средств и энергии, при этом повысить продуктивность озимого ячменя на 6-17%.

Апробация и реализация результатов исследований. Исследования проводились в соответствии с планом научно-исследовательских работ Донского государственного аграрного университета, государственный регистрационный номер 01.2..

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях Донского государственного аграрного университета в гг., Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград, гг.), Горского государственного аграрного университета (г. Владикавказ, 2003 г.).

Производственная проверка и внедрение разработок проведены в Матвеево - Курганского района и в Октябрьского района Ростовской области, о чем свидетельствуют акты внедрения.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 1- в издании, определенных ВАК Минобразования и науки РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 186 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, списка литературы и приложений. Работа содержит 13 рисунков и 25 таблиц. Библиографический список включает 162 источника, в т. ч. 15 - иностранных авторов.

2 МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в годах на полях Донского сортоиспытательного учебного центра ДонГАУ, расположенного в приазовской зоне Ростовской области. Почва участка – чернозем обыкновенный среднемощный, с мощностью гумусового слоя А+В=100 см, характеризующийся следующими агрохимическими показателями: рН водной вытяжки 7,1-7,4, содержание гумуса 3,6-3,8%, подвижного фосфора (по Мачигину) 1,8-2,4 мг, обменного калия (по Масловой) 25,3-33,8 мг на 100 г почвы.

Климат приазовской зоны Ростовской области носит континентальный характер при среднемноголетнем количестве осадков 469 мм. В теплое время года выпадает в среднем две трети годовых осадков, но они, как правило, носят кратковременный ливневый характер. За период активной вегетации сумма температур составляет °С, среднегодовая температура воздуха равна 8,7-9,5°С. Гидротермический коэффициент – 0,7-0,8.

Погодные условия складывались благоприятно для роста озимого ячменя, за исключением сельскохозяйственного года, когда уровень урожайности был ниже в 2,0-2,5 раза из-за неблагоприятной перезимовки растений.

Объектом исследований были сорта озимого ячменя Ларец, Ростовский 55 и Добрыня 3.Технология выращивания в полевых опытах общепринятая, в соответствии с «Системой ведения агропромышленного производства Ростовской области (на период гг.)». Предшественник – кукуруза на силос.

Схема опыта включала 8 вариантов, на трех из которых проводили двухфазную уборку, а на пяти – однофазную. Раздельно убирали посевы, достигшие начала, середины и конца восковой спелости (влажность зерна соответственно равна 40-36%; 31-35% и 30-21%). Валки при каждом сроке раздельной уборки подбирали через 3-5 дней после скашивания. Однофазно убирали посевы, достигшие полной спелости (влажность зерна ниже 20%) и перестоявшие на корню 5, 10, 15 и 20 дней. В качестве контроля взят рекомендуемый в зоне срок уборки – середина восковой спелости (влажность зерна 31-35%).

Опыты проводили по методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1985). Высоту замеряли на пятидесяти полученных растениях по каждому сорту в трехкратной повторности.

Фазы развития, периоды спелости зерна устанавливали по внешним признакам, консистенции зерна (, 1971) и по влажности зерна в соответствии с ГОСТ 13586.5-85.

Количество сухого вещества в зерне рассчитывали по методике (1951); при энергетической оценке формирующегося зерна использовали данные (1990). Качество зерна и семян определяли: всхожесть и энергия прорастания – ГОСТ Р и ГОСТ ; масса 1000 зерен - ГОСТ ; натура - ГОСТ ; крахмал - ГОСТ ; сырой жир - ГОСТ ; сырая зола – ГОСТ ; сырой протеин - ГОСТ ; пленчатость - ГОСТ ; клетчатка – ГОСТ .

Урожай убирали комбайном Сампо-500, а валки формировали косилкой Е-200, пересчитывали на 100% чистоту и 14% влажность. Повторность опыта четырехкратная, площадь опытной делянки 100 м2, учетной – 50 м2, размещение - рендомизированное. Полученные результаты обработаны методом дисперсионного, линейного корреляционного и регрессионного анализа (, 1979).

Экономический анализ результатов исследований проводили на основе технологических карт по прямым затратам и уровню урожайности. Биоэнергетическая эффективность определялась по методике , (2008).

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Рост, развитие и динамика колошения озимого ячменя

К концу фазы цветения у хлебов приостанавливается рост стебля в высоту, а значит, задолго до созревания известна высота стеблестоя хлебов, которую учитывают при выборе способа уборки.

Наблюдение за ростом стеблей ячменя были начаты в период появления из влагалища верхнего листа остей. Во время колошения высота стеблей увеличивалась в среднем по сортам на 11,7-24,3%. Растения ячменя достигли окончательной высоты на 6-8 день от начала колошения, что соответствовало фазе формирования зерна (пяточка).

На равномерность созревания зерна оказывает влияние продолжительность колошения. Установлено, что в благоприятные годы период колошения составлял 8 дней. Максимум колосящихся стеблей у сортов Ларец и Добрыня 3 приходится на 2-5-й, а Ростовского 55 – на 4-6-й день. В указанный срок выколосилось соответственно 73, 76 и 74% стеблей. В годы при яровом типе развития в совокупности со сложными погодными условиями период колошения увеличился до 12 дней. Наиболее интенсивно колосится ячмень в течение 3-7 дней, за это время зарегистрировано 71% стеблей с колосом у ячменя сорта Ларец.

Из трех сортов наиболее интенсивно колосятся Ларец и Добрыня 3, несколько растянутый период имеет Ростовский 55.Интенсивность и период колошения определяются не только погодными условиями, сортовыми особенностями, но и типом развития культуры.

3.2 Образование, налив и созревание зерна

Весь процесс зернообразования исследователи делят на этапы, фазы и периоды развития зерна, которые характеризуются определенным строением зерновки, биохимическими превращениями и уровнем влажности.

Формирование зерна включает в себя фазу пяточки и студенисто - жидкого состояния, который длится 9-12 дней. В этот период создается вместилище для поступления пластических веществ, растут в длину семенная и плодовая оболочки, формируется зародыш зерновки, закладываются колеоптиль, первый листок, точка роста, щиток и последними - первичные корешки. К концу фазы формирования в зерне содержится 25-30% сухого вещества от максимального количества в зрелом зерне. С увеличением содержания сухих веществ в зерновке уменьшается относительное содержание воды. Если в начале фазы формирования на её долю приходилось около 80%, то к концу - 65-70%.

Формирующееся зерно меняет и внешний вид (рис. 1): в начале фазы, благодаря наличию нераспавшихся хлорофилловых зерен, оно имеет темно-зелёный цвет, к окончанию приобретает светло-зелёную окраску с молочным оттенком на спинке, при этом консистенция зерна изменяется от мутноватой жидкости (в начале) до студенисто-водянистой (в конце).

Рис. 1 - Первый этап зернообразования озимого ячменя – формирование

Периоду налива соответствуют две фазы: молочное (длится 9-11 дней) и тестообразное состояние зерна (3-4 дня), хотя жаркая и сухая погода несколько сокращает, а умеренная и дождливая - увеличивает его продолжительность. На этом этапе увеличиваются размеры зародыша, закладывается ещё 1-2 зародышевых листа, вторая пара зародышевых корней, завершается формирование щитка. Зерновка достигает максимального объема при влажности около 50%, после чего её размеры уже не увеличиваются. Зерно окрашено неравномерно: от светло-зелёного цвета до жёлтого на спинке и темно-зелёного в бороздке. Влажность зерна снижается от 68-64% в начале фазы до 51% к концу (рис. 2).

Рис. 2 - Второй этап зернообразования – налив

В тестообразном состоянии зерно остается крупным, но приток пластических веществ сокращается, влажность его снижается до 42%. Содержимое зерна представлено творожистой массой, при растягивании образует нити или тяжи. На изломе вода не выделяется, эндосперм в центре мучнисто-телесной окраски. Зерновка блестящая, зелёный цвет сохраняется по бороздке и в зоне зародыша, спинка соломенно-жёлтая.

Период созревания зерна включает фазы восковой (8-11 дней) и полной спелости. В начале восковой спелости зерновка крупная, поверхность её блестящая, полностью лишена зелёной окраски. Цветочные пленки плотно срастаются с зерновкой. Эндосперм мучнистый с сероватым оттенком, размеры зерновки уменьшены. Поступление пластических веществ резко падает.

Таким образом, в основу процесса образования, налива и созревания зерна положены два его показателя: влажность и консистенция, которые объективно отражают как морфологические, так и биохимические изменения. Влажность является надежным и устойчивым показателем фазы роста, развития и спелости зерна.

3.3 Накопление сухого вещества и изменение влажности зерна в процессе зернообразования

Наблюдения за развивающимся озимого ячменя сорта Ларец показали, что влажность зерна, начиная с фазы образования пяточки и до полной спелости снижается. Так, у 5-дневных семян ячменя влажность в 2002 г. составляла 80,5%, в 2003 г. - 75,24%, в 2004 г. 80,31%, а у 37-41 – дневных соответственно 17,18; 18,77 и 15,17%. Снижение содержания воды в зерне происходит как за счет физических процессов (резкого уменьшения абсолютного содержания воды), так и по причинам биологического характера. В среднем за годы проведения опытов выявлены общие периоды в развитии озимого ячменя в данных климатических условиях:

1. От пяточки до молочного состояния – I этап зернообразования (формирование), который характеризуется ростом зерновки в длину и существенным увеличением ее массы. Так, масса 1000 шестидневных зерен была 9,37 г (с колебаниями по годам от 8,32 до 9,90 г), а масса 9-11 дневных зерен выросла до 36,58 г (с колебаниями по годам от 30,47 до 40,46 г), т. е. за 5-6 дней вегетации масса 1000 зерен озимого ячменя увеличилась в 4,3 раза.

Соотношение воды и сухого вещества на этом этапе зернообразования определяется пропорцией 8:2 или 7:3, т. е. на первых порах содержание воды поддерживается на уровне 75-80%, а к концу этапа влажность составляет 63-65% (рис. 3).

Рис. 3- Содержание воды и сухих веществ в зерне озимого ячменя сорта Ларец, среднее за гг.

2. От молочного состояния до конца тестообразного – период налива зерна. Масса 1000 сырых зерен в этот период достигает максимальной величины – 73,74 г (соответственно по годам 76,96; 69,82 и 76,55 г), содержание воды в зерновке снижается: от 63-67% до 52-54%, а в тестообразном состоянии до 42-50%. Обезвоживание зерна происходит в результате развития его органов. Наиболее резкое увеличение массы сухого вещества в зерне отмечено в период между 11-м и 28-м днями после окончания цветения: за 17 дней вегетации масса 1000 сухих зерен возросла в среднем за годы исследований на 23 г или в 3 раза (с колебаниями по годам от 21,0-22,8 до 24,4 г или 2,7-2,8 - 3,6 раза).

Во время налива абсолютное содержание воды в зерне поддерживается на относительно постоянном уровне (42-45 г в 2002 г.; 34-37 г в 2003 г.; 41-45 г в 2004 г.) в течение 10-12 дней. Это физиологический процесс, при котором соотношение воды и сухого вещества в начале налива (молочное состояние) определяется пропорцией 6:4, а к тестообразному - 5:5.

3. От начала восковой до полной спелости – завершающий этап зернообразования озимого ячменя – созревание, во время которого резко возрастает обезвоживание, и зерновка уменьшается в объеме. В 2002 году за 6 дней созревания масса 1000 сырых зерен уменьшилась в 1,4 раза (на 15,9 г), а содержание воды упало с 23,2 до 7,4 г (на 15,8 г или в 3,3 раза). В 2003 и 2004 гг. период созревания длился 7 и 8 дней, в течение которого масса 1000 сырых зерен снизилась на 17,8 и 15,9 г соответственно, а содержание свободной воды - на 17,5 и 16,1 (или в 3,1 и 3,6 раза).

В зернообразовании сорта озимого ячменя Ростовский 55 выделяют три периода, которые характеризуются определенным строением, биохимическими превращениями, уровнем содержания питательных веществ и влажности зерна.

3.4 Особенности зернообразования озимого ячменя

Точное знание темпов прироста сухой массы необходимо для определения сроков уборки, особенно раздельным способом. Увеличение сухой массы зерна озимого ячменя Ларец продолжалось до середины-конца восковой спелости, в зависимости от сложившихся погодных условий года.

В 2002 году при среднесуточных температурах воздуха +24-250С и относительной влажности воздуха в пределах 20-58% прирост массы сухих веществ зерна прекратился при достижении влажности 31-34% (середина восковой спелости). В дальнейшем до конца восковой и во время полной спелости (при влажности зерна 17-30%) масса сухих веществ оставалась на постоянном уровне (34,30 - 34,28 г), то есть наступил нулевой баланс двух взаимно противоположных процессов - притока пластических веществ в зерновку и расхода их на развитие зародыша и дыхание зерна (табл. 1).

Таблица 1 – Динамика массы 1000 зерен в период созревания,

сорт Ларец

Фазы созревания зерна	Дней от цветения	Влажность зерна, %	Абсолютно сухая масса 1000 зерен, г
2002 г.	2003 г.	2004 г.
Восковая спелость: начало	31-33	37,72	34,26	35,34	34,30
середина	33-35	32,12	34,32	35,38	34,56
конец	35-37	24,36	34,30	35,28	34,58
Полная спелость	37-39	17,34	34,28	35,22	34,50
Перестой на корню: 5дней	42-44	10,30	34,20	34,08	33,38
10 дней	47-49	8,93	34,06	33,78	32,72
15 дней	52-54	9,27	33,20	32,66	31,96
20 дней	57-59	11,30	32,62	31,22	31,56

В 2003 г. сложились более благоприятные погодные условия на завершающем этапе созревания зерна, которые позволили растениям к середине восковой спелости сформировать максимальную абсолютно-сухую массу зерна - 35,38 г.