WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Научное обоснование повышения продуктивности и качества зерна интенсивных сортов озимой пшеницы в земледелии Центрального Нечерноземья

Автореферат докторской диссертации по сельскому хозяйству

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
Страницы: | 1 | 2 | 3 |
 

ЖУРАВЛЕВА  ЕКАТЕРИНА  ВАСИЛЬЕВНА

Научное  обоснование  повышения  продуктивности  и

качества  зерна  интенсивных  сортов  озимой  пшеницы

в  земледелии  Центрального  Нечерноземья

 

 

Специальность 06. 01. 01 – «Общее земледелие»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Москва  2011

Работа выполнена в лаборатории  селекции и первичного семеноводства озимой пшеницы Московского  научно-исследовательского института  сельского  хозяйства  «Немчиновка» в 1998-2011 годах

Научный  консультант

доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

академик  Российской  академии  сельскохозяй-ственных  наук 

Сандухадзе  Баграт  Исменович;

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

Политыко  Пётр  Михайлович;

доктор сельскохозяйственных  наук, профессор

Шакиров  Рафил  Сабирович;

доктор сельскохозяйственных наук

Ваулина  Галина  Ильинична.

Ведущая  организация – Рязанский  научно-исследовательский  институт сель-

ского  хозяйства.

Защита  состоится  25  октября  2011 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 006.049.01 при Московском научно- исследовательском  институте  сельского  хозяйства  «Немчиновка».

Отзывы в двух экземплярах, заверенных печатью, направлять по адресу: 143026, Московская область, Одинцовский район, п. Немчиновка – 1, улица  Калинина, дом 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан  « ___ »  сентября  2011 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета                                           А.С. Мерзликин

ОБЩАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА  РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В решении проблемы продовольственной безопасности Российской Федерации самообеспечение зерном занимает главенствующее положение. Согласно Доктрине продовольственной безопасности РФ, Россия должна обеспечивать себя зерном на 95 %. Особая роль в получении качественного питательного зерна принадлежит пшенице. Она почти на одну треть обеспечивает суточную потребность организма человека в энергетическом материале и почти на одну четверть – в белковых веществах. Среди всех пшениц, озимая – важнейшая продовольственная культура, занимающая значительный удельный вес в структуре посевов, обладающая наиболее высоким биологическим потенциалом продуктивности, более полно, по сравнению с яровой, использующая биоклиматический потенциал регионов выращивания, обеспечивающая гарантированное производство зерна при благоприятной перезимовке, засушливых условиях вегетационного периода, более урожайная. В этой связи, при очевидной ведущей роли культуры пшеницы, в решении проблемы продовольственной безопасности, с ее преобладанием более 60 % в общем валовом сборе зерна, становится первостепенным значение именно озимой формы пшеницы, особенно в изменившихся природно-климатических условиях.

В России возделывание озимой пшеницы, традиционно было приурочено к южным регионам, в соответствии с  почвенно-климатическими условиями, однако с появлением принципиально новых сортов, зимостойких, короткостебельных, устойчивых к спектру биотических и абиотических факторов, и по мере улучшения условий выращивания, в Центре Нечерноземья возник еще один регион, где стало возможным ее производство. Вместе с тем, Нечерноземная зона характеризуется агроэкологическими факторами  лимитирующими эффективность возделывания озимой пшеницы, одним из которых (наиболее значимым) является содержание азота в почве. Азотное питание озимой пшеницы в этом регионе изучалось многими исследователями, однако совокупность экономической ситуации в стране, новых сортов и проблемы решения продовольственной безопасности, а также новый вектор в науке, в том числе сельскохозяйственной, направленный на модернизацию и инновацию, делает чрезвычайно важной задачу решения оптимизации производства зерна с максимальным использованием особенностей сорта и минимизацией затрат.

Н. И. Вавилов, еще в начале развития химической промышленности по производству удобрений, в ряде своих работ (1932, 1934, 1935 гг.) поднимает вопрос о селекции хлебных злаков   на   отзывчивость   к   химическим   удобрениям и "...дифференциальному изучению отдельных выдающихся сортов на условия среды, на урожай и его качество", что должно привести "...к специфической сортовой агротехнике и удобрению применительно к определенному сорту", т. е. была обоснована стратегия селекции на отзывчивость к удобрениям. До начала 90-х годов в Нечерноземье, в основном, возделывались сорта Мироновская 808 и Заря, которые за счет высокостебельности, полегаемости и поражаемости болезнями не могли реализовывать продуктивность и качество при подкормках азотом выше 30 кг/га и только с созданием сортов нового морфотипа – короткостебельных, устойчивых к полеганию и болезням стало возможным впервые использование высоких доз азота, наиболее полно раскрывающих потенциал сорта и встал вопрос изучения различных вариантов азотных подкормок.

Цель и задачи исследований

Цель данной работы - совершенствование комплексной оценки продуктивности, качества сортов озимой пшеницы и особенностей их реализации на фоне азотной подкормки с учетом экономической эффективности в условиях Нечерноземной зоны Российской Федерации.

В задачи исследования входило:

- комплексная  оценка эффективности отзывчивости сортов озимой пшеницы на азотную подкормку в связи с созданием нового региона в центре Нечерноземья для  производства продовольственного зерна пшеницы;

- выявление закономерностей взаимосвязи комплекса показателей качественных и количественных признаков, их корреляционной связи в различных условиях применения азотной подкормкой для различных сортов озимой пшеницы;

- раскрытие генетической детерминации отзывчивости сортов на азотную подкормку;

- установление  критериев реализации свойств и признаков конкретного генотипа в изменяющихся условиях азотного питания озимой пшеницы;

- определение характера зависимости экономической и биоэнергетической эффективности азотной подкормки различных сортов от изменений экономических отношений;

- обоснование целесообразности сочетания  селекционной практики и  исследований  азотного питания в селекционных лабораториях для реализации оценки отзывчивости сортов озимой пшеницы на азотную подкормку.

Научная новизна.

Впервые в центре Нечерноземья определена отзывчивость новых сортов озимой пшеницы на азотную подкормку.

В многолетних агротехнических опытах получены новые данные об особенностях отзывчивости озимой пшеницы разных периодов селекции на азотную подкормку, проявившиеся в: 1) содержании и потреблении азота растениями по фазам развития – наилучшее у современных сортов Немчиновская 24 и Памяти Федина; 2) продуктивности наибольшее число показателей максимальной урожайностей на вариантах N 60 и N 120 у сортов VI группы (прибавка 101% от контроля); 3) качестве  - с внесением азота содержание белка в зерне и клейковины в муке увеличивалось у всех сортов, но в различной степени, наибольшее содержание у сорта Московская 39 (16, 7 % и 40,4 %, соответственно), наименьшее – у Памяти Федина (9,4 % и 15,8 %, соответственно). Кроме того,  по  структурным элементам, экологической устойчивости и экономической эффективности.

Показано наличие связи генеалогического происхождения сортов с их отзывчивостью на азотную подкормку, определяющую адаптивность.

На новых сортах озимой пшеницы проведена оценка влияния однократной азотной подкормки разного уровня – низкого - 30 кг/га N, среднего  - 60 кг/га N, выше среднего  - 90 кг/га N и высокого  - 120 кг/га N в сравнении с вариантами без внесения и дробного внесения азота на продуктивность и качество. Установлено, что сорта последних этапов селекции – короткостебельные и  устойчивые к болезням более эффективно реагируют на подкормки повышенными дозами азота, чем сорта первых этапов селекции.

Впервые в условиях региона Нечерноземной зоны РФ получены данные, подтверждающие  экологическую и энергетическую  эффективность азотной подкормки новых сортов озимой пшеницы селекции Московского НИИСХ «Немчиновка» с их генетическим потенциалом, что дает основание  считать этот регион пригодным для получения продовольственного зерна озимой пшеницы.

Практическая ценность работы.

В современных экономических и политических условиях в Центре Нечерноземья производителям рекомендовано при выборе современного сорта для полнейшего раскрытия его потенциала ориентироваться на наличие питательных веществ  в почве (и, в первую очередь - азота) и возможности использования азотной подкормки. Внесение повышенных доз азота N 90, N 120 экономически выгодно у сортов нового морфотипа короткостебельных, с высоким потенциалом урожайности, качества зерна, устойчивых к полеганию и болезням -  Московская 39, Инна, Памяти Федина и, особенно, Галина и Немчиновская 24. Для сортов, типа Мироновская 808 и Заря, целесообразно применять дозы азота не более 60 кг/га.

В селекционной практике целесообразно проводить оценку сортов озимой пшеницы на внесение азотной подкормки в различных дозах по отзывчивости по качественным и количественным показателям, а также по окупаемости затрат на ее применение, что позволяет уточнять технологические рекомендации производителям для реализации потенциала сортов.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на заседании СНО в МСХА им. К. А. Тимирязева (1999 г.), научном совете НИИСХ ЦРНЗ (2000 г.), конференции, посвященной 100 - летию работ Г. Менделя (2000 г.), научной конференции в МСХА им. К. А. Тимирязева (2001 г.), научной  Генетической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения А. Р. Жебрака и 70-летию образования кафедр генетики в Московской с.х. академии им. К. А. Тимирязева (2002 г.), Всероссийском симпозиуме (НИИСХ ЦРНЗ, ВНИПТИХИМ) (2002 г.),  Всероссийской научно-практической конференции «Пути мобилизации биологических ресурсов повышения продуктивности пашни, энергоресурсосбережения и производства конкурентоспособной сельскохозяйственной продукции», посвященной 85-летию ТатНИИСХ и 1000-летию Казани (2005 г.), Международной конференции, посвященной 50-летию создания сорта озимой мягкой пшеницы Безостая 1 (Краснодар, 2005 г.), научно-практической конференции «Современные достижения и проблемы АПК в Центральном районе Нечерноземной зоны» (Немчиновка, 2006 г.), Всероссийской научно-практической конференции (г. Рязань, 2008 г.), научной конференции  в НИИСХ ЦРНЗ (2008 г.).

Публикации.

Основные положения диссертации изложены в 39 печатных работах, в том числе 12 работ опубликовано в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК, 1 монография. Кроме этого, имеется 4 патента и авторских свидетельства на сорта озимой пшеницы.

Объём работы. Диссертация изложена на 238  стр. машинного текста, включает …таблицы, …рисунков, …графика, …фотографию; состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству, приложения изложены на 17 страницах. Список литературы включает 251наименований, в том числе  41 на иностранном языке.

Основные положения, выносимые на защиту:

- благодаря целенаправленной селекции озимой пшеницы на продуктивность, качество, высокую отзывчивость сортов на лимитирующий фактор – азотное питание, в Центральном Нечерноземье создан новый регион производства продовольственного зерна озимой пшеницы;

- отзывчивость на азотную подкормку – генетически детерминированный признак и частный случай селекции на продуктивность;

-  урожайность  сортов находится в зависимости от их генетических особенностей, дозы азотной подкормки и условий года;

- качественная характеристика сортов имеет положительную корреляцию с уровнем азотной подкормки;

- стрессо- и экологическая устойчивость сортов на фоне различного уровня азотной подкормки определяется их сортоспецифичностью;

-  адаптивность и пластичность на фоне азотной подкормки наилучшая у сортов современного периода селекции – Галина, Немчиновская 24, Немчиновская 57, Московская 56;

- экономическая оценка показывает, что использование азотной подкормки рентабельно на всех сортах, однако оно значительно эффективнее у современных сортов.  Это и  обусловливает их возделывание в производственных условиях.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному консультанту и учителю Академику Россельхозакадемии, доктору с.х. наук, профессору Сандухадзе Б. И.,  доктору биол. наук, профессору Рыбаковой М. И.,   коллективу лаборатории селекции озимой пшеницы Московского НИИСХ «Немчиновка», а так же коллективам лабораторий семеноведения, технологии зерна, аналитической и других за оказанную помощь.

Результаты исследований.

Глава 1. Значение производства зерна для Российской Федерации, роль в нем озимой пшеницы и особенностей ее азотного питания (Литературный обзор)

В главедается краткий анализ отечественной и зарубежной литературы по вопросу производства зерна в РФ, формированию рынка пшеницы, роли ее озимой формы. Показаны тенденции производства зерна озимой пшеницы – ее валового сбора, урожайности. Представлены: исторический материал возделывания озимой пшеницы в центре Нечерноземья, значение немчиновских сортов в производстве, их распространение, динамика высева, данные экологических испытаний. Приведен анализ исследований по вопросу азотного питания и сортовых особенностей  реакции на него с точки зрения лимитирующей роли азотной подкормки для Нечерноземья как элемента технологии.

Глава 2. Материал, методика и условия проведения исследований

2.1.        Почвенно-климатические условия района исследования

Исследования проводили в лаборатории селекции озимой пшеницы Московского НИИСХ «Немчиновка» в 1998 – 2008 гг. на полях селекционного севооборота на дерново-подзолистой среднесуглинистой среднеокультуренной почве. Предшественник озимой пшеницы - чистый пар. Агрохимическая характеристика почвы по годам исследования представлена в табл. 1.

Агротехника возделывания пшеницы – общепринятая для зоны, включает химические прополки с учетом пороговой засоренности гербицидами Сатис, Гранстар. Предшественником озимой пшеницы служил чистый пар. Минеральные удобрения вносили под культивацию из расчета N24 Р60 К60 (диаммофоска).

Уборку проводили в фазу полной спелости селекционным комбайном Hege. Опыт заложен методом блоков в 4-х кратной повторности. Учетная площадь делянки – 10 м2. Азот (варианты опыта) вносили  в качестве ранневесенней подкормки сразу после схода снега аммиачной селитрой вручную.

Таблица 1

Агрохимическая характеристика почвы

Год

рН солевой вытяжки

гидролитическая кислотность,

мг-экв на 100 г почвы

Содержание

 Р2О5 , мг на 1 кг почвы

 К2О , мг на 1 кг почвы

Содержание органического вещества, %

1998

5,40

2,51

237

134

1,35

1999

4,01

2,46

245

124

1,34

2000

6,70

3,01

497

171

1,21

2001

4,58

3,13

356

165

1,23

2002

5,28

2,87

407

134

1,37

2003

4, 20

4, 10

220

110

1, 14

2004

6, 40

2,51

420

196

1, 53

2005

6,08

2,09

340

156

1,34

2006

5,32

3,59

378

134

1,10

2007

4,78

3,12

454

113

1,12

2.2.  Агрометеорологические условия территории Московского НИИСХ «Немчиновка»  за период исследования

В исследовании сортовых особенностей азотного питания озимой пшеницы установлена  значительная роль  климатических условий и уровня плодородия почвы в формировании продуктивности, что подтверждается Дж. Ацци (1959), Гетманец, (1977),  Кулаковская, Денисова, Богдановская  и др. (1980),  Крылова (1981), Минеев (1990) и другие. Неблагоприятные погодные условия снижают действие агротехнических мероприятий. Однако при высоком агротехническом фоне наблюдается особенно интенсивная прибавка в благоприятные годы и незначительное снижение урожая в неблагоприятные, по сравнению с низким уровнем агротехники. Тесную зависимость между условиями возделывания и использованием азотных удобрений отмечают почти все авторы, изучавшие эту проблему (Колесник, Демин, 1990, Сидоров,1993, Старовойтов, Федорищев и др., 1998, Войтович, 2005). Режим увлажнения, количество осадков особенно сильно влияют на эффективность действия азотных удобрений. По годовому количеству осадков центр Нечерноземья относится к районам достаточного увлажнения. Около 70 % годового количества осадков приходится на теплый период, что создает благоприятные условия для роста и развития растений. Среднесуточная температура воздуха по многолетним данным в период оптимального срока сева озимой пшеницы (начало сентября) составляет + 15,3 °С, среднее количество осадков - 23 мм. В этих условиях посевы озимой пшеницы обычно имеют хорошие, дружные всходы и уходят под зиму в фазе 3-5 стеблей. Высота снежного покрова в большинстве лет предохраняет посевы от вымерзания.

В связи с этим, является чрезвычайно важным при анализе сортовых особенностей и раскрытии генетического потенциала учитывать конкретные условия года:

- 1998 год близок к среднемноголетним (табл. 2), погодные условия были, в целом, благоприятны для возделывания озимой пшеницы, но и для развития болезней на растениях озимой пшеницы. Внесение азотных удобрений сочеталось с высокой влажностью почвы, что привело к полеганию неустойчивых сортов.

- 1999 год характеризовался повышенным температурным режимом и недобором осадков. Количество выпавших осадков с 25 апреля по 31 июля равнялось 122 мм (среднемноголетнее 208 мм), что соответствовало 59 % от среднемноголетнего уровня.

- 2000 год отличался умеренным температурным режимом и недобором осадков.

- 2001 год - Преобладание теплой погоды, достаточные влагозапасы способствовали быстрому отрастанию и хорошему потреблению азота.  Вегетационный период  в целом характеризовался неустойчивым температурным режимом.

- 2002 год - летний период отличался резким дефицитом осадков. Запасы продуктивной влаги в почвенном слое 0 – 20 см и 0 – 50 см на протяжении двух первых декад мая составляли около половины от среднемноголетних значений. Условия  вегетационного периода были достаточно аномальными, но отрицательно они  не сказались на полученном урожае озимой пшеницы.

-2003 год-  весна отличалась затяжным сходом снежного покрова. В июне, из-за избытков осадков и пониженной температуры, озимые развивались слабее, чем в благоприятные годы. В июле перепады температур и выпадающие осадки привели к переуплотнению почвы.

- 2004 год - выпадение осадков в мае - неравномерное. Рекордным по количеству осадков был июнь – 126,3 мм. Относительно прохладные конец весны и начало лета с неравномерным переувлажнением способствовало развитию патогенов, что было особенно заметно на высоких фонах азотной подкормки.

-2005  год -  основные отличия вегетации обусловлены аномальным  выпадением осадков, превысивших средне многолетние  значения в мае на 67 %, июне – 82 % и июле на 45 %, особенно неблагоприятен был их ливневый характер. Такие условия отрицательно сказывались на равномерности формирования и созревания зерновок.

-2006 год - осадков во II декаде апреля 193 % от нормы, температура на 2 градуса выше многолетней. Первая декада мая теплая,  практически с отсутствием осадков. В июле также был сильный недобор осадков. Короткостебельные сорта нового морфотипа не полегали при избыточном выпадении осадков с ураганными порывами ветра в первой декаде августа даже на высоких фонах азотной подкормки.

-2007 год - первая декада мая, особенно в начале, прохладная, с недобором осадков. Июнь отличался резким недобором осадков, за весь месяц выпало 17,6 мм при норме 68 мм. Температура была выше среднемноголетних показателей. Такие условия ускорили созревание. Максимальная температура на поверхности почвы в июле  достигала 500. Начавшиеся дожди имели ливневой характер. Несмотря на аномальные условия, существенного негативного их влияния на урожайность сортов не проявилось.

Оценивая в целом температурный режим за годы исследований, следует отметить преобладание  превышения среднемноголетних значений практически во все годы и по всем месяцам.

Среднемесячное количество осадков по годам исследования (табл. 2), относительно среднемноголетних значений было таковым: в 45 % лет наблюдалось увеличение количества осадков, а в 40 % лет - их меньше.

Таким образом, если по температурному режиму применительно к озимой пшенице можно говорить о тенденции к потеплению, то по режиму увлажнения нельзя прогнозировать засушливость.

Исследуя сортовую специфику в отношении азотного питания, обязательно следует учитывать сочетание температурного и влажностного режимов в связи с выраженной нестойкостью азота в окружающей среде, подверженностью его к вымыванию и испарению.


Таблица 2

Среднемесячная температура воздуха  (оС) по годам исследования

Год

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

1998

-5,2

-7,8

-1,8

3,9

13,6

19,6

18,5

15,1

10,6

5,3

-8,2

-6,3

1999

-4,8

-6,9

-1,4

9,4

8,8

21,4

21,9

16,3

11,6

7,2

-5,0

-2,2

2000

-6,8

-3,3

-1,4

10,9

11,0

15,9

19,1

16,8

9,9

7,0

-0,3

-2,7

2001

-4,7

-7,4

-2,8

10,7

11,3

16,2

23,1

17,0

11,9

4,7

-0,7

-10,7

2002

-5,1

-0,9

0,5

7,1

12,4

17,2

22,9

17,4

12,1

2,4

-1,8

-13,2

2003

-7,7

-9,1

-3,4

4,3

14,7

12,5

20,5

16,0

11,6

5,4

0,9

-2,7

2004

-5,8

-7,4

0,9

4,6

11,4

15,1

18,9

18,5

12,0

5,7

-2,1

-3,4

2005

-3,5

-9,4

-6,8

6,7

14,7

16,3

19,3

17,7

13,1

6,2

0,9

-4,4

2006

-10,8

-13,8

-4,4

5,7

12,4

18,1

17,8

17,6

13,0

6,7

0,4

1,8

2007

-1,8

-11,4

3,8

5,6

16,1

17,7

19,2

20,3

средне-многолет.

-10,2

-9,4

-3,9

4,6

12,2

16,3

17,7

16,3

10,8

4,3

-1,9

-6,6

- выше среднемноголетних значений

 

- ниже среднемноголетних значений

- близкие к среднемноголетним значениям

Год

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

1998

33,7

29,0

52,6

53,1

97,5

50,7

130,8

152,6

58,8

75,0

46,8

29,7

1999

57,5

39,0

28,9

28,1

32,3

25,6

56,3

103,6

31,5

46,2

45,3

46,0

2000

34,0

31,0

36,8

43,2

15,7

76,7

99,9

63,3

36,1

29,8

43,5

78,4

2001

32,0

82,2

43,8

20,2

148,8

80,2

28,4

45,1

125,0

109,6

93,6

48,2

2002

37,9

44,8

28,3

18,4

18,1

50,0

13,2

27,3

75,1

127,9

42,2

37,7

2003

37,4

14,9

19,8

44,2

93,1

74,4

87,0

72,8

60,8

45,0

43,6

26,6

2004

67,0

45,7

29,0

40,3

76,8

61,9

126,3

48,8

115,3

75,4

50,7

48,8

2005

48,7

29,6

38,0

60,2

87,2

124,7

116,3

36,8

19,6

41,2

21,8

63,9

2006

23,6

36,5

37,9

37,4

52,9

80,4

26,7

92,5

62,8

52,3

51,9

29,6

2007

61,1

41,0

36,1

19,9

42,8

17,6

56,6

137,2

61,0

56,8

45,5

42,6

средне

мног.

35

33

37

36

52

68

80

76

60

57

45

42

Среднемесячное количество осадки (мм) по годам исследования

- больше среднемноголетних значений

 

- меньше среднемноголетних значений

- близкие к среднемноголетним значениям


  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
Страницы: | 1 | 2 | 3 |
 



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.