Обоснование и разработка агротехнических приёмов получения программируемой урожайности озимой ржи гибрида "Лобел-103"

    1.Введение 

    Рожь (Secale) – важнейшая зерновая культура, возделываемая преимущественно в странах северного полушария. Тысячелетиями продвигаясь с юга на север, эта культура прочно заняла одно из главенствующих положений в земледелии этого края.

    Возникновение культуры ржи относится к более  позднему периоду, чем пшеницы и  ячменя. При продвижении посевов  пшеницы и ячменя на север, рожь, как сорняк, неотступно следовала  за ними. Как более выносливая культура она получала в этих посевах преобладание. В результате длительного естественного  отбора появились формы с неломким колосом и более крупным зерном, послужившие основой для формирования культурной ржи, из которой создана  современная рожь посевная (Secale cereale L.) .

    Развитие  селекции позволило отобрать наиболее приспособленные к условиям произрастания  формы и на их основе создать высокоурожайные  сорта диплоидной ржи (2n=14), а также тетраплоидные сорта с удвоенным числом хромосом (2n=28) в клетках.

    Озимая  рожь – традиционная и наиболее распространенная зерновая культура в  сельскохозяйственном производстве Беларуси. На ее долю приходится до 15% пашни, от 30 до 40% в валовых сборах и государственных  заготовках зерна.

    Рожь  успешно произрастает на низкоплодородных песчаных, супесчаных, малопригодных  дерново-подзолистых кислых почвах, доля которых в Республике Беларусь составляет около 50%.

     Однако в Беларуси, как и во всем мире, несмотря на заметный рост урожайности, наблюдается сокращение посевных площадей, занимаемых под озимую рожь (рис. 1).

Рис. 1 Посевные площади, урожайность и валовой сбор зерна озимой ржи в Республике Беларусь

    В начале XX века (1913 г.) рожь занимала 2,0 млн. га, а урожайность была на уровне 6,8 ц/га. В предвоенные годы (1940 г.) начался процесс сокращения посевных площадей под рожью.

    В 80-е годы прошлого столетия, благодаря  экономическому стимулированию со стороны  государства, посевы ржи стабильно  удерживались на уровне 0,9-1,0 млн. га, а  валовые сборы составляли 1,5-3,0 млн. тонн. В 1992 г. в Беларуси был получен рекордный урожай (30,6 ц/га) и валовой сбор зерна (3,063 млн. тонн) озимой ржи. В 2008 г. посевы ржи сократились до 0,526 млн. га, а валовой сбор зерна составил 1,543 млн. тонн при средней урожайности по республике 29,3 ц/га.

    За  счет сокращения посевов ржи расширяются  посевы озимой и яровой пшеницы, тритикале, рапса. Это явление можно считать  закономерным, поскольку продукция  перечисленных культур пользуется повышенным спросом. Однако этот процесс  ведет к вытеснению озимой ржи  на самые низкоплодородные песчаные и супесчаные почвы, размещению по худшим предшественникам, ограничивается внесение минеральных удобрений, что, несомненно, сказывается на величине и качестве урожая.

    Современные сорта ржи в Государственном  сортоиспытании Беларуси уступают лишь сортам озимого тритикале, имеют  равную урожайность с озимой пшеницей и превосходят такие культуры, как ячмень, овес, яровая пшеница.

    Основное  назначение зерна ржи – продовольственное. Рожь, как хлебная культура стоит  на втором месте после пшеницы, хотя по питательной ценности ржаной хлеб превосходит пшеничный.

    Большие возможности имеются для производства из зерна ржи крахмала, спирта, квасного солода, а также кондитерских изделий.

    Только  небольшое количество (около 30%) общего мирового производства зерна ржи  используется в питании человека.

    Например, в Германии в 2006-2007 гг. из 4,0 млн. тонн валового сбора ржи около 1 млн. тонн использовался для производства продуктов питания, 2,0 млн. тонн – для кормления животных .

    Требует особого внимания проблема диверсификации зерна ржи, т.е. расширения ассортимента производимых из него продуктов питания, а также снятия количественных ограничений  при использовании зерна ржи  на корм животным. Ценность ржи как  кормовой культуры определяется тем, что  она дает ранний высокопитательный  зеленый корм, а ржаные отруби содержат до 16% белка, 3,5-4,0% жира и до 60% углеводов.

    Очищенные зародыши зерна ржи имеют широкое  применение в фармацевтической промышленности. Значительная доля зерна ржи также  используется для производства спирта.

    Совершенствование промышленного использования ржи  является важной заботой стран, возделывающих  рожь. Крупным потребителем зерна  должна стать комбикормовая промышленность. В настоящее время в развитых странах-производителях ржи более 50% всего урожая используется на эти  цели.

    Доброкачественную рожь можно использовать в рационах кормления крупного рогатого скота  и откармливаемых свиней до 50% в составе  кормовой смеси. При этом не снижается  поедаемость корма, достигается  высокий уровень продуктивности животных, отсутствует негативное влияние  корма на качество мяса.

    Русское слово «рожь» и белорусское «жыта» очень метко характеризуют свойства и значение озимой ржи для народа Беларуси. Неприхотливость к условиям произрастания, способность «родить» - давать достаточно высокие и гарантированные урожаи на почвах с невысоким естественным плодородием, широкое использование зерна и соломы обусловили повсеместное распространение ржи. Как наиболее адаптивная культура к почвенно-климатическим условиям Республики Беларусь рожь имеет важное значение в зерновом балансе страны, она является также одной из культур зеленого конвейера.

   Основной и реальный путь увеличения производства зерна ржи – повышение урожайности на основе интенсификации земледелия.

 Среди крупных стран – производителей ржи – в ФРГ и Польше наиболее полно разработана интенсивная  технология и накоплен значительный опыт получения высоких урожаев  этой культуры. Поскольку неоптимальное  размещение ржи является характерной  чертой современного земледелия, большое  внимание уделено вопросам возделывания ее в условиях низкого естественного  плодородия почв и худших предшественников. Интенсификация возделывания ржи обуславливает  более высокий уровень ее продуктивности в этих странах. В лучших хозяйствах реальные урожаи ржи достигают 60-80 ц/га. В ФРГ средняя по стране урожайность  составляет 42,9 ц/га.

   Озимая  рожь по праву считается культурой  низкого экономического риска, особенно в районах с бедными почвами  и суровыми климатическими условиями, в число которых входит и Беларусь. [5] 
 

2. Исходные материалы

Культура   Озимая рожь

Сорт: ЛоБел-103

Репродукция: 1

Посевные  качества семян:

Чистота: 98%

Всхожесть: 87%

Масса 1000 семян: 35г

Тип почвы: Дерново-подзолистая супесчаная подстилаемая мареной

Агрохимические  показатели почвы:

рН: 5,8

Р₂О₅ : 190

К₂О: 220

Бал пашни: 40

Коэффициент использования  ФАР посевом: 2,5%

Гумус: 2,1%

Виды сорняков: Ромашка непахучая, подмаренник цепкий 
 
 
 

3.Агроклиматические  и почвенные условия

   Климат умеренный, в сравнении с восточными районами Беларуси более влажный, с теплой зимой и прохладным летом. Значительное воздействие на климат Гродненской области оказывают воздушные массы Атлантики. Однако такую закономерность нарушают внутриматериковые воздушные массы. Они стимулируют теплые периоды летом (+38 градусов Цельсия в 1956, 1964 годах), холодные зимой (-38 градусов Цельсия в 1956 году). Погода неустойчивая, холодные и дождливые весны. Заморозки начинаются в сентябре и кончаются в мае. Снежный покров небольшой. Случаются такие природные явления как смерчи и ураганные ветры (20-30 м/сек.)

   Среднемесячная температура воздуха в январе колеблется от −6,6 °C в Кореличском и Новогрудском районах,  до −5 °C на юго-западе в Берестовицком и Свислочском районах, в июле температура достигает 17-18,2 °C. Вегетативный период длится 189—200 суток. Годовое количество осадков составляет 520—640 мм (в Новогрудке — 706 мм), 71 % их приходится на теплую половину года (апрель-октябрь).

   Почвы сельхозугодий значительно эродированы и завалунены, частично переувлажнены и заболочены. Дерново-подзолистые почвы составляют 78,9% площади сельхозугодий, дерново-подзолистые заболоченные - 17,5%. Преобладают супесчаные почвы - 56,9%, имеются суглинистые - 23,1%, песчаные и торфяные - по 10%. Осушенные земли занимают 18,5% сельхозугодий.   В западной и юго-западной частях области встречаются (на повышенных участках) среднеподзолистые суглинистые и супесчаные почвы. В самой долине Немана - торфяно-болотные и луговые аллювиальные почвы. На Юго-западе и в отдельных местах Новогрудской возвышенности имеются значительные участки плодородных перегнойно-карбонатных почв. 
 

КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ           Таблица 1 

По данным таблицы рассчитывается гидротермический коэффициент:  

           сумма осадков (за вегетацию)         230

 ГТК=-------------------------------------  =  ---------------  =  1,5

          сумма t^o (за вегетацию) * 0,1        1538,8* 0,1

  ГТК  равный 1,5 характеризует умеренное увлажнение. 
 
 
 
 

4. Биологические и  морфологические  особенности озимой  ржи

Морфологические особенности

  Рожь обыкновенная (Secale cereale Z.) дает всходы фиолетовой или буро-коричневой окраски. Корень мочковатый, уходящий вглубь почвы до 2м.Стебель полый, с 3—5 узлами. Язычок короткий, вверху закругленный; ушки нежные, короткие. Листья злаков ланцетовидные, с параллельным жилкованием. У основания они свернуты в трубочки, прикрепленные к стеблевым узлам и охватывающие часть стебля. Листья являются основными фотосинтезирующими органами; поэтому их число, размеры и состояние оказывают существенное влияние на урожайность.

  Соцветие—  сложный колос, белый типичный  ржаной. Колосовой стержень состоит  из укороченных члеников, густо  опушенных по ребрам. На каждом  уступе членика находится по  одному колоску. Колосок у большинства  сортов двухцветковый, нередко  с зачатками третьего цветка. Колосковые чешуи узкие, линейно-шиловидные. Цветок имеет две цветковые  чешуи: наружную — ланцетную,  с килем и ресничками (несет  ость); внутреннюю — лодкообразной  формы.

  Озимая рожь  – перекрестноопыляемое растение. Опыление происходит с помощью  ветра, когда цветки открытые. Сильные ветра и засуха, дождливая  и пасмурная погода мешают  полному опылению цветков и  приводят к череззернице.

  Плод —  зерновка. Окраска зерна может  быть светло-зеленой, желтой, коричневой. Масса 1000 штук от 12 до 30—35 г, в  зависимости от сорта и условий  произрастания.

Фазы  роста и развития:

-Всходы

-Кущение

-Выход в трубку (стеблевание)

-Колошение

-Цветение

-Созревание 

-молочая спелость

-восковая спелость

-полная спелость 
 

Биологические особенности 

Требования  к теплу

Озимая рожь менее требовательна к теплу, чем озимая пшеница. Прорастает оз. рожь при 1-2°С, оптимальная температура  для роста и развития – 8- 12°С. Однако более дружные всходы появляются при 10—15°С через 5-7 дней. Через 13—15 дней после всходов (через 2—3 дня после  появления третьего листа), озимая рожь начинает куститься. В период кущения  наиболее благоприятна температура  воздуха 10—11°С.

  Узел кущения  у ржи образуется у поверхности  почвы (на глубине 1,7-2см) независимо  от глубины заделки семян. Озимая  рожь кустится преимущественно  осенью, но кущение может продолжаться  и весной (при позднем посеве, разреженном стоянии растений). Корни  развиваются относительно быстро  и к концу осенней вегетации  углубляются на 1м.

  Весной после  таяния снега, когда температура  воздуха установится на уровне 5°С и выше, растения трогаются  в рост , и в это время могут  дополнительно куститься. Для  дальнейшего развития требуются  повышенные температурные условия:  в начале весенней вегетации  — выхода в трубку и стеблевание  – 8—10°С, через 18-20 дней, в период  колошения—цветения 14—15°С (от колошения  до цветения проходит 10-12 дней), цветения  — восковой спелости 16—25°С (цветение  продолжается 10-15 дней).

  Через 5 дней  после оплодотворения начинается  формирование зерна. Молочное  состояние наступает через 10-15 дней после оплодотворения и  длится – 7-10 дней, через 12-18 дней  зерно переходит а фазу восковой  спелости и через 8-12 дней достигает  полной спелости. Период от колошения  до восковой спелости продолжается  – 35-50 дней. При понижении температуры  и в пасмурную погоду созревание  затягивается.

  Озимой ржи  от прорастания семени до созревания  зерна требуется сумма активных  температур – до 1800°С, от начала  весеннего отрастания до созревания  зерна – 1200-1500°С.

  Хорошо переносит  зимние холода без снежного  покрова, хорошо распустившиеся  растения оз. ржи выдерживают  до -20°С. При снежном покрове 20-25см, оз. рожь переносит до -35°С.

Озимая рожь более устойчива к высоким  температурам, чем овес и яровая пшеница, но уступает в этом отношении  озимой пшенице. Заморозки в период налива зерна могут повреждать его. 

Требования  к влаге

  Озимая рожь  засухоустойчивее других озимых  культур, что объясняется хорошим  развитием корневой системы. Благодаря  более полному использованию  запасов осенней и весенней  влаги она легче переносит  весеннюю засуху. По устойчивости  к выпреванию и вымоканию озимая  рожь уступает пшенице.

  Наибольшее  потребление влаги отмечается  в период активного роста ржи  – от выхода в трубку до  колошения, а также в период  цветение – налив зерна. Транспирационный  коэффициент равен 340-420ед. Недостаток  влаги вызывает образование метелки  и малопродуктивных колосков. 

Требования  к почве

  К почвам  озимая рожь менее требовательна,  чем все остальные зерновые  колосовые. По исследованиям Д.  Н. Прянишникова, корневая система  озимой ржи способна лучше,  чем других культур, использовать  фосфор из почвы, а по усвоению  калия она уступает только  овсу.  

  Наиболее  пригодными для возделывания  озимой ржи являются дерново-карбонатные,  а также дерново-подзолистые легко-  и среднесуглинистые почвы. Хорошо  растет она на торфяных почвах  низинного типа и на легких   дерново-подзолистых супесчаных  и песчаных почвах, подстилаемых  мареной или песком с глубины  около 0,5м. Малопригодными для  озимой ржи считаются дерново-подзолистые  супесчаные и песчаные на глубоких  рыхлых песках, а также торфяные  почвы с неотрегулированным водным  режимом. 
 
 

Требования  к элементам питания

   Важнейшие элементы питания для озимой ржи, как и для других культур, азот, фосфор, калий и др.

   Азот, особенно в форме аммиачных удобрений, необходим растениям для образования белковых веществ. При недостатке азота в почве растения хуже развиваются, ослабевает процесс кущения, листья желтеют, затем краснеют и отмирают.

   Фосфор нужен растениям как элемент питания и для более полного усвоения азота, без которого задерживается синтез белков. Он способствует лучшему развитию корневой системы, генеративных органов, ускоряет созревание. При недостатке фосфора ослабевает общее развитие растений и задерживается цветение и созревание.

   Калий способствует синтезу белков. Он участвует в образовании углеводов, хлорофилла, каротина и других веществ, повышает зимостойкость растений. При его недостатке рост растений идет хуже, снижается кустистость, листья приобретают синевато-зеленую окраску с бронзовым оттенком, края их буреют и закручиваются. Большую роль в питании растений играют кальций, особенно в углеводном обмене, и микроэлементы (марганец, бор, медь, молибден и др.). [6] 
 
 

5. Характеристика сорта

   Одно из важнейших требований, предъявляемых  к  современным  сортам  – способность ежегодно давать высокие и стабильные  урожаи.  Для  этого  сорта должны обладать комплексом определенных качеств:

   -соответствовать    природно-климатической    зоне     по     длительности

вегетационного  периода и отдельных его фаз;

  - обеспечивать  высокую урожайность;

  - быть  устойчивыми   к   воздействию   неблагоприятных   условий   (низкие температуры, засуха, болезни,  вредители и др.);

  - быть  приспособленными к возделыванию  по интенсивной технологии (например, обладать устойчивостью к полеганию);

  - давать  продукцию высокого качества. 

   ЛоБел 103 - совместный  гибрид диплоидной ржи РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по земледелию» и Селекционно-семеноводческой фирмы «Lochow-Petkus GmbH»    (Германия). Включен в Государственный реестр с 2006 года для использования по республике.

  Средняя урожайность гибрида за 2003-2005 годы составила 83,9 ц/га, максимальная 108,3 ц/га. Гибрид относительно устойчив к полеганию с отличной зимостойкостью. К листовым болезням на фоне искусственного заражения гибрид среднеустойчив. Масса 1000 семян 31,2-39,9 г. Содержание белка в зерне 8,9%, сбор белка с гектара 6,5 ц, высота амилограммы 596 единиц прибора, число падения 278 секунд. Хлебопекарные качества хорошие. [2] 
 
 
 

6. Определение уровня  урожайности

  Программирование урожаев с.-х. культур – это комплекс технологических приёмов, обеспеспечивающий оптимизацию регулируемых факторов среды с целью получения заданного высокого уровня урожайности полевых культур.

  Теоретической основой программирования урожаев с.-х. культур являются 10 принципов программирования предложенные И. С. Шатиловым.      Первые пять принципов предназначены для определения величины возможного урожая на основе следующих факторов:

     1) прихода ФАР и использования ее посевами;

     2) биоклиматических  показателей;

     3) влагообеспеченности посевов;

     4) фотосинтетического  потенциала  посевов;

     5) потенциальных способностей культуры, агрофитоценоза и набора культур  в пожнивных и поукосных посевах.

     Остальные принципы составляют технологическую  схему программированного возделывания культур:

     6) разработка системы удобрения  с учетом эффективного плодородия почвы и потребности растений в питательных элементах, обеспечивающих получение запрограммированного урожая высокого качества;

     7) разработка комплекса агротехнических  мероприятий для каждой культуры, направленных на получение запрограммированных урожаев;

     8) всесторонний учет и правильное  применение основных законов и закономерностей земледелия и растениеводства;

     9) разработка конкретных мер по  борьбе с болезнями и вредителями растений;

     10)использование ЭВМ для определения оптимального 
варианта агротехнических комплексов, обеспечивающих  
получение  высокого урожая. 
 

6.1. Расчет потенциальной  урожайности по  приходу фотосинтетически  активной радиации 

       Потенциальный урожай (ПУ) – это урожай, который может быть получен в идеальных метеорологических условиях (при достаточном количестве света, тепла, влаги). Он зависит от прихода ФАР, агротехнического фона, биологических особенностей культуры и сорта.

         Урожай, который может быть обеспечен  приходом ФАР, можно рассчитать  по формуле А. А. Ничипоровича: 

                                                                 R   ×    K        

 У_(биол,) =---------------- ;

             100×g×100 

 где R – приход ФАР за период вегетации  культуры, ккал/га;

       K – коэффициент использования  ФАР посевом, %;

       g – калорийность единицы урожая  органического вещества, ккал/кг;

       100 – для определения использования  ФАР в абсолютных величинах  за вегетационный период;

     100 – для определения величины урожайности в ц/га. 

 2550000000×2,5

 У_(биол,) = ---------------------------------------------------------- =144,9ц/га;

 100×4400×100                        

 [4] 

   Для перехода от урожая абсолютно  сухой биомассы, к урожаю зерна  при стандартной влажности (В)  используется следующая формула: 
 
 

   100×У_(биол)

                                                  ПУ=----------------- ;

                                                         (100 – В)×а  

 где В – стандартная влажность  основной продукции по ГОСТу, %;

        а – сумма частей в соотношении  основной продукции к побочной  биомассе урожая.  

                                                  100× 144,9

 ПУ=  --------------------- =65,5 ц/га;

                                                 (100-15,5)×2,5

     [4] 

6.2 Расчет действительно  возможной урожайности  по влагообеспеченности  посевов 

       Действительно возможный урожай – это урожай, который теоретически может быть обеспечен генетическим потенциалом сорта и основным лимитирующим фактором – влаги.

 Определяется  У_(биол,) по следующей формуле: 

                  100×W

 У (биол.)= ----------------;

                   К       

 где W – продуктивная для растений влага, мм;

        К – коэффициент водопотребления.

        Количество продуктивной для  растений влаги рассчитывается  по формуле: 

 W=  W₀+ к×Ос; 

 где  W₀ – запас продуктивной влаги в мертвом слое почвы при возобновлении весенней вегетации озимой ржи, мм;

        к – коэффициент производительного  использования выпадающих осадков  за вегетационный период культуры, который примерно равен 80%( 0,8);

        Ос – осадки за период вегетации,  мм.