Дипломная работа: Изучение продуктивности сорго-суданковых гибридов в предварительном испытании в предгорной зоне Крыма

О проявлении гетерозиса у гибридов сорго первого поколения, полученных от скрещивания фертильных сортов, сообщалось учеными Индии. Полученные ими гибриды давали прибавку урожая зерна 25-201% по сравнению с более урожайными родительскими формами (Karper R., Quinby J,1937).

Исследования по гетерозису на урожайность и другим морфо биологическим признакам у гибридов первого поколения проводили различные ученые: J.D. Siegliger, Z.B. Aygagar, J.H. Martin. J.R. Guinby и установили, что гибридная сила у сорго проявляется чрезвычайно сильно. Они показали, что в течение 8 лет гибриды по урожаю превышали на 20% лучшие сорта и на 44% – средний урожай всех испытываемых сортов (Stephensen J.C). В различных штатах США прибавка урожая колебалась за счет гетерозиса от 7 до 29%. Даже в ряде штатов кукурузного пояса, особенно в засушливые годы, сорго по урожайности на зерно и силос не уступало кукурузе. Гибридам сорго здесь придается большое значение; в 1957 году было внедрено 7 гибридов, в 1959 – только в одном штате Оклахома испытывалось уже 35 гибридов зернового сорго, а в 1961 – в испытании уже было 85 (Емельянов И.Е , 1959) В 1959 году урожай сорго составил 20 ц/га, в 1966 – 30, а в последующее десятилетие – стали получать по 40 ц/га.  B 1980-1984 гг. площадь под посевами сорго составила 6,12 млн. га при урожайности 34,5 ц/га.

Селекционная практика по сорго показала, что наибольший эффект гетерозиса проявляется у простых гибридов. Высокий урожай стерильных линий 25-30 ц/га позволяют создавать и быстро внедрять в производство простые гибриды. Их производство выгодно.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВЕНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

2.1 Почвенный покров

Опыты проводились на опытном поле Южного Филиала «Крымский агротехнологический университет» Национального аграрного университета, расположенного в предгорной зоне Крыма. Рельеф представляет собой возвышенную холмистую равнину.

Почвенный покров предгорной зоны Крыма представлен черноземами южными карбонатными малогумусными средней мощности и развитых на красно-бурых глинах и темно-бурых суглинках.

Южные черноземы характеризуются следующими признаками: содержание гумуса в пахотном слое колеблется от 3,5 до 4,0% на глубине 60-70 см количество гумуса снижается до 1%. При этом он располагается в горизонте А, мощность которого составляет 25-27 см относительно равномерно. Мощность гумусовой толщи (А+В) наибольшая и колеблется в пределах 40-50 см. Запасы гумуса составляют около 240 тонн на 1 га. Сравнительно низкое содержание гумуса в значительной степени объясняется недостаточным увлажнением, длительным безморозным периодом, мягкой зимой, от чего биологические процессы в почве не прекращаются в течение целого года, лишь несколько ослабевая летом и зимой.

Почва отличается высокой карбонатностью уже в верхней части гумусового горизонта (вскипание от HCI начинается с поверхности, составляя 3,9 % от массы сухой почвы). В нижних горизонтах на глубине 15-20 см или глубже южный чернозём часто содержит гипс в виде мелких кристаллов, заполняющих поры пород, а иногда на этой глубине отмечается и повышенное содержание легкорастворимых солей.

Данные механического анализа свидетельствуют о глинистом составе этих почв. Содержание глинистых фракций превышает 50%, а физической глины 70%. Структура пахотного горизонта несколько хуже, чем подпахотного, что указывает на значительную выпаханность, распыленность и слабую устойчивость этих почв и ветровой эрозии. Пахотный и подпахотный горизонт южных черноземов хорошо агрегатированный и отмечается высокой скелетностью.

Равновесная плотность почвы составляет в слое 0-10 см 1,17-1,19 г/см3, 10-20 см 1,24-1,26 г/см3 и 20-30 см 1,26-1,28 г/см3.С глубиной в связи с уменьшением содержания гумуса, преобладания глинистой части, а также действием естественной силы тяжести и естественного уплотнения, средняя плотность почвы возрастает. Общая пористость высокая и с глубиной постоянно уменьшается.

Химический анализ показывает, что в карбонатных черноземах по профилю почвы не замечено особой дифференциации в содержании основных элементов минерального питания – железа, марганца, алюминия, фосфора, магния и других. Надо отметить, что содержание карбоната кальция с глубиной резко возрастает, что объясняется характером подстилающих материнских пород, состоящих из карбонатных суглинков и глин. Если в слое 0-10 см содержание карбоната кальция составляет 2,76 %, то на глубине 50-70 см оно возрастает до 21 %. Насыщенность кальцием обеспечивает вполне благоприятные физические и водные свойства этих почв, но так как подвижные формы фосфатов находятся в минимуме, то в связи с этим, почвы предгорья Крыма нуждаются во внесении фосфорных удобрений. Кроме того, для увеличения содержания гумуса необходимо вносить и органические удобрения. В целом почва опытного участка характеризуется благоприятными свойствами и в большей своей части пригодна для возделывания всех полевых культур, в том числе  -  сорго-суданковых гибридов и суданской травы и получать сравнительно высокие урожаи.

2.2 Климат

Климат зоны, где проводились исследования, умеренно-континентальный, характеризующийся неустойчивым увлажнением. Он характерен для предгорной зоны Крымского полуострова.

Среднегодовая температура +9,7С, средняя температура января –0,7С; июня +21,1С. Продолжительность безморозного периода 200-210 дней; сумма эффективных температур 3100-3200 С. Средняя многолетняя сумма осадков в районе Симферополя составляет 599 мм, с колебаниями в отдельные годы от 250 до 600 мм. Оптимальная влажность воздуха в среднем 75-80% весной, летом она снижается иногда до 20-30% и даже ниже.

Зима обычно довольно мягкая, иногда умеренно – холодная. Самые низкие температуры отмечаются в январе, реже в феврале. Однако морозная погода в большинстве случаев, не продолжительная и часто сменяется длительными оттепелями. Сумма осадков за зиму составляет 170 мм. Значительная часть осадков выпадает в виде дождей; снежный покров, если образуется, маломощный (10-15 см) и неустойчивый. Нередко бывают ледяные корки. Весна характеризуется медленным нарастанием температур, частыми похолоданиями в её начале. Лето, как правило, теплое, в июле – августе знойное с дневными температурами 24-40С.

Сумма осадков за лето составляет 165 мм, но большая их часть выпадает в виде ливней и не успевая просочиться стекает в понижения рельефа. Большинство ливней приходится на июнь-июль месяц. Иногда в июне вообще не выпадает дождей, часто налетают суховеи, в результате происходит запал растений, что в последствии приводит к снижению урожая.

Климатические условия предгорной зоны Крыма в целом благоприятны для возделывания сорго и получения его высоких урожаев.

2.3 Метеорологические условия в годы проведения опытов

Для характеристики погодных условий мы используем в основном два показателя – количество выпавших осадков и среднесуточные температуры воздуха.

Вегетационные периоды 2007-2009 годов. отличались своей контрастностью.

2007 год. В этом году температура первой декады мая составила 13,7оС, выпало 13.7 мм осадков. В таких условиях проводили посев сорговых культур. Во второй декаде похолодало, в отдельные дни температура была в пределах 9-10 оС, выпали дожди, за две декады – 71,2 мм. В целом за месяц выпало 83,9 мм осадков, что в 2 раза больше многолетней нормы, (табл. 2.1). В связи с такими сложными погодными условиями мая месяца всходы сорговых культур были затяжными и получили их через 15-20 дней после посева вместо 7-8 дней.

В июне среднесуточная температура составила 15,4 оС. Это на 3,4 оС ниже многолетнего значения, осадков выпало соответственно по декадам – 25,5, 34,8 и 29,1 мм, что составило 89,4 мм или на 21,4 мм (34%) больше средней многолетней нормы.

В июле недобор температур составил 58,9о, и среднесуточная температура воздуха была на 1,9о ниже среднемноголетних значений - в среднем за месяц составила 19,2 оС. Самой теплой была последняя десятидневка месяца. В определенные часы температура достигала 33-36 о, но в целом среднесуточная температура за декаду составила 22,2 оС. Осадков за этот период было немного – и только во второй и третьей декаде. Общая сумма их составила 23,8 мм, что на 39,2 мм или 62,2% меньше средних многолетних значений.

Август практически не отличался от среднемноголетнего значения. Среднемесячное значение температуры в этот период составило 20,9 оС (20,6 оС – многолетнее значение). Очень жаркой была только третья декада, когда температура воздуха в обеденные часы составляла 29-30 о, а ночью температура воздуха снижалась до 20-22 о; в целом за эту декаду среднесуточная температура составила 23,4 оС. В то же время август отличался обилием осадков. Дожди шли практически каждый день, и за месяц их выпало 152,3 мм, то есть 4,4 месячных нормы, при среднемноголетней норме 35 мм.

Таблица 2.1.

Характеристика основных элементов погоды вегетационных периодов сорго (2004-2006 гг.)

Недобор температур в июле месяце и обильные осадки августа месяца способствовало задержке цветения у сорговых культур. Цветение у них наступило на 15-18 дней позднее, чем в более теплые и засушливые годы. Для сахарного сорго и сорго-суданковых гибридов, такие условия благоприятно повлияли на урожай зеленой массы.

В сентябре, как и в июле, наблюдалось недобор температур, хотя весь месяц держалась ровная температура и по декадам составила 14,2, 14,1 и 15 оС. В целом за месяц среднесуточная температура составила 14,4 оС, что на 1,5 о ниже многолетних значений, при этом осадков выпало 33 мм, что равно среднемноголетней норме (35 мм).

Следует отметить, что за вегетационный период сорго (май-сентябрь) в 2004 году недобор суммы эффективных температур составил в порядке 250о, при осадках за этот период 382,6 мм (норма – 230 мм), что отразилось на фазах развития сорговых культур. У большинства линий сортов и гибридов период всходы - созревание составил 120 и более дней и затянулся до конца сентября-начала октября, но, в то же время, урожайность зерна была высокой. Сорго-суданковые гибриды и сорта суданской травы в этот год обеспечили рекордные урожаи зеленой массы.

2005 год. Год отличался холодной и затяжной весной. Апрель был холодным.

Начало мая было влажным и сравнительно прохладным. Среднесуточные температуры по сравнению с апрелем повысились на 2-3о. Воздух днем прогревался до 12о С. Осадков было 29,9мм. Дожди первой декады не дали посеять сорговые культуры в срок. Посев проводили только после 13 мая. Во второй и третьей декаде мая шло нарастание температур, осадков не было. Температура почвы на глубине 10 см была во второй декаде 19,9оС, в третьей 24,9оС. В целом май отчетного года по температурному фактору был выше многолетних значений, а по осадкам недобор составил 17,6%. В среднем за месяц температура воздуха составила 16,2оС, то есть на 1,9о превышала многолетнюю.

В первой и второй декаде июня преобладала сухая погода с повышенными температурами (19-23оС), которая была близка к средним многолетним; почва на глубине 10 см прогревалась до 24-27оС, что было неблагоприятно для растений; прошли дожди: первая декада – 17 мм, вторая 39,5, а в сумме 56,9 мм. В третьей декаде среднесуточная температура воздуха составила 18,3 о, прошли небольшие дожди. Выпало 12 мм осадков.

Анализируя погодные условия месяца, следует отметить, что в июне наблюдалась погода с обычным тепловым режимом. Жарких дней было мало, но осадки, равные многолетней норме, способствовали хорошим всходам и начальному развитию сорговых культур.

Июль характеризуется сухой и жаркой погодой. Осадки были только в первой декаде, выпало 10мм. Температурный режим в июле был на 0,6о выше нормы. В отдельные дни максимальная температура поднималась до 37-39 оС. Высокие температуры в сочетании с запасами влаги июня месяца дали возможность сформировать сравнительно высокую урожайность зеленой массы сорго-суданковых гибридов и суданской травы на момент первого укоса и дружному цветению сорговых культур.

Температура первой декады августа была на уровне третьей декады июля, прошли небольшие дожди (8,5 мм). Вторая декада характеризовалась сухой и жаркой погодой, осадков практически не было (0,5 мм). Наблюдались дни, когда  максимальная температура воздуха превышала 35 оС. В третьей декаде установилась жаркая и сухая погода: среднесуточная температура составила 22,8оС, что на 1,8о выше средней многолетней. В этот период поверхность почвы днем нагревалась до 54-58оС, температура почвы на глубине 10 см  вновь повысилась до неблагоприятных для растений значений – 24-25оС, на 1-2о превысив норму. Осадков в этот период не наблюдалось. В целом август характеризуется высоким тепловым режимом. Сумма осадков составила 27% от нормы.

Сентябрь был не типично теплый: среднесуточная температура держалась 17-18оС, осадков практически не наблюдалось, за месяц выпало 9,7 мм осадков (по декадам 3, 1 и 5,7 мм). Сложившиеся погодные условия сентября месяца способствовали хорошему созреванию семян сорго.

Таким образом, агрометеорологические условия за период вегетации сорговых культур в 2005 году можно характеризовать как нормальные в мае, июне и экстремальные – в основной период вегетации сорго. Несмотря на то, что осадков за вегетационный период сорго выпало 151,1 - на 119,9 мм или 43,4% ниже многолетней нормы, сорговые культуры смогли сформировать для такого года достаточно высокий урожай, как зеленой массы, так и зерна.

2006 год. За апрель месяц осадков выпало меньше на 15,8 мм, чем среднемноголетняя норма и температура воздуха при этом также была ниже среднемноголетней на 0,6 о. Таким образом, посев сорговых культур в начале мая был невозможен.

Первая декада мая была влажной и сравнительно прохладной. Среднесуточные температуры были на уровне третьей декады апреля. Переход среднесуточной температуры воздуха через 10оС отмечен позже обычного – 6 мая. Осадков выпало всего 23,3 мм. Во второй и третьей декаде мая шло резкое нарастание температур, осадки составили 7,9 и 10,2 мм. Температура почвы на глубине 10 см была во второй декаде 18,7оС, в третьей 21,8оС. В целом май отчетного года по температурному фактору был выше многолетних значений на 0,5о, а по осадкам на уровне многолетних данных. К посеву сорговых культур приступили только во второй декаде, когда температура воздуха достигла 15оС и погодные условия дали возможность проводить предпосевную культивацию и посев.

В первой и второй декаде июня преобладала сухая погода за исключением небольших осадков (12 мм в первой декаде и 13,7 – во второй). Температура воздуха варьировала от 24оС в начале первой декады до 8-10 оС к концу ее. Лишь со второй декады началось устойчивое нарастание температур (19-23оС), которая была близка к средним многолетним; почва на глубине 10 см прогревалась только до 20-23оС. Уже в третьей декаде июня среднесуточная температура воздуха составила 23,9 о, осадков практически не было (5,1мм). В целом за месяц выпало 30,8 мм осадков, что составило 45,2% от средней многолетней нормы.

Анализируя погодные условия месяца, следует отметить, что в июне наблюдалась погода с обычным тепловым режимом. Жарких дней было мало, но осадки мая способствовали хорошим всходам и начальному развитию сорговых культур.

Июль характеризуется сухой и жаркой погодой. Осадки были только в первой декаде, выпало 14,4 мм. Хотя температурный режим в июле был на 0,6о ниже многолетней нормы, в отдельные дни максимальная температура днем  поднималась до 30оС. В тоже время ночные температуры составляли 15-20оС. На момент уборки первого укоса суданской травы и сорго-суданковых гибридов почва была полностью иссушена, что повлияло на урожайность зеленой массы. Цветение же сорговых культур проходило в таких условиях очень быстро и интенсивно.

Температура первой декады августа была выше третьей декады июля на 3оС, осадков не наблюдалось. Вторая и третья декады характеризовались сухой и жаркой погодой, осадков практически не было (14,4 мм в конце третьей десятидневки). Наблюдались дни, когда  максимальная температура воздуха составляла 38-40оС. В этот период поверхность почвы днем нагревалась до 54-58оС, температура почвы на глубине 10 см  вновь повысилась до неблагоприятных для растений значений – 24-26оС, на 1-2о превысив норму.

К концу третьей декады температура резко упала, с 29 августа в среднем за сутки она составила 12-15оС. В целом, август характеризуется высоким тепловым режимом. Сумма осадков за месяц была на 20,6 мм ниже средней многолетней, что составило 41% от нормы.

Сентябрь был не типично теплый: среднесуточная температура в первую-вторую декаду держалась 17-19оС, в третью, немного ниже – 12-13оС. Основные дожди прошли в первую декаду – 29 мм, за месяц выпало 42 мм осадков, что превысило среднемноголетнее значение на 7 мм. Сложившиеся погодные условия сентября месяца способствовали хорошему созреванию семян сорго.

Таким образом, агрометеорологические условия за период вегетации сорговых культур в 2006 году можно характеризовать как благоприятные в мае и экстремальные – в основной период вегетации сорго: осадков за вегетационный период сорго выпало всего 166,3 - на 109,7 мм или 40% ниже многолетней нормы. Сорговые культуры  в таких условиях сформировали достаточно невысокий урожай, как зеленой массы, так и зерна.

Вывод. В связи с жесткими почвенно-климатическими условиями на юге Украины и в Крыму, кукуруза и другие культуры не способны давать высокие и стабильные урожаи. Поэтому развитие кормопроизводства в этих регионах недостаточного увлажнения должно решаться за счет расширения засухоустойчивых кормовых культур, в том числе и сорго-суданковых гибридов, продуктивность которых в засушливые годы довольно высокая.

Среди однолетних злаковых кормовых культур, сорго-суданковые гибриды являются одними из экономически выгодных: они имеют самую высокую регенерационную способность – за 100-120 дней вегетационного периода при трех, а на орошении - четырех отчуждениях успевают сформировать большую надземную массу (600-900 и более центнеров с 1 гектара). Примечательно и то, что по кормовым достоинствам отава сорго-суданковых гибридов почти не уступает основному урожаю. При использовании различных групп спелости и посевов в разные сроки, можно достичь гарантированного обеспечения кормами в конкретно намеченные периоды и в необходимом количестве. При этом срок поступления зеленой массы можно изменить в зависимости от складывающихся условий без существенного влияния на общую продуктивность посевов, что не наблюдается у других культур.

С появлением в производстве новых сортов суданской травы (Фиолета, Многоукосная), которые имеют высокую потенциальную урожайность зеленой массы и сена, существующие сорго-суданковые гибриды, в отдельные годы, уже не имели существенных преимуществ в сравнении с ними. Поэтому в проблемной НИ лаборатории сорго Крымского государственного агротехнологического университета, а ныне в ЮФ «Крымский агротехнологический университет» НАУ, была поставлена задача: на основе использования новых стерильных линий зернового, сахарного сорго, новых опылителей (суданской травы) создать высокогетерозисные сорго-суданковые гибриды, которые по своим хозяйственнно-биологическим показателям  и урожайности значительно превышали бы районированные сорта суданской травы и ранее созданные сорго-суданковые гибриды.

3. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ

3.1 Методика исследований

Научные исследования изучению гетерозиса у сорго-суданковых гибридов проводились в специально выделенном четырёхпольном селекционном севообороте, который размещен на опытном поле Крымского агротехнологического университета, ныне ЮФ «Крымский агротехнологический университет» НАУ.

Расположение делянок в опыте систематическое. Они размещались в три-четыре яруса. При шахматном расположении сортов одноименные делянки удаляются на возможно большее расстояние друг от друга.

При размещении делянок, с целью увеличения точности опытов, мы придерживались следующих основных правил:

·  соседние делянки соприкасаются между собой длинными сторонами;

·  делянки одного и того же гибрида не размещаются рядом в горизонтальном и вертикальном направлениях;

·  располагаем делянки так, чтобы каждый гибрид охватывал как можно большее разнообразие почвенного плодородия в пределах опытного участка;

·  в одной повторности все гибриды размещались как можно в более однородных условиях почвенного плодородия, рельефа, агрофона;

·  не размещались рядом гибриды, значительно различавшиеся по продолжительности: вегетационного периода, мощности развития надземной массы и корневой системы.

Опыт однофакторный. Делянки с учетной площадью 14 м2, повторность трехкратная.

Для всесторонней оценки сортообразцов проводили биометрические измерения. При проведении измерений и учетов определяли следующие признаки: высоту растений, кустистость, количество растений на квадратном метре, процентное содержание листьев и стеблей в общей массе. Все измерения проводились накануне уборки зеленой массы каждого укоса путем подсчета и измерений линейкой. На каждой делянке в двух повторностях замерялось по 10 растений, а затем выводилось среднее значение.

Скашивание и сбор зеленой массы сорговых культур проводили вручную (серпами) с одновременным взвешиванием всей массы с делянки на платформенных почтовых весах. Убирали два укоса. Первый укос сорго-суданковых гибридов проводили на 50-55 день после всходов, или за 7-10 дней до начала выметывания, второй - через 40-45 дней после первого укоса. С каждой делянки отбирали два пробных снопа по 3-5 кг для определения выхода сена, а также разбора для определения структуры урожая (процентное содержание листьев и стеблей).

В качестве стандарта принят новый, включенный в Реестр сортов растений Украины сорго-суданковый гибрид Юбилей 50 и сорт суданской травы Многоукосная

Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась по Вольфу (1966), Доспехову (1985) и Методике государственного сортоиспытания (2000) в вычислительном центре Крымского агротехнологического университета.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

За три года изучения в предварительном испытании сорго-суданковых гибридов (ССГ) изучалось девять ССГ и  для сравнения один сорт суданской травы Многоукосная. В качестве стандартов для гибридов был взят районированный гибрид (Юбилейный 50) Бурана 8СхФиолета.

Первый укос проводили на 45-50 день после всходов, а второй на 40-45 день после первого.

Одним из важнейших показателей, дающих первоначальную оценку новым гибридам, является их морфология. Проведенные нами наблюдения и исследования в этом направлении дали возможность выделить несколько гибридов, превосходящих стандарты за несколько лет исследований.

Высота растений в 2004 году, благоприятном по погодным условиям, была выше во втором укосе, чем в первом (табл. 4.1). Можно отметить следующие гибриды, которые превысили по высоте стандарт Бурана 8С х Фиолета (Юбилей 50): Бурана 24С х Фиолета в первом укосе 172 см, во втором укосе 221 см; Коричневая 11С х Фиолета – 17 5см и 225 см. Гибрид Бурана 8С х Сочная 2 (Юбилейный 75) по высоте растений был ниже стандарта. Его высота в первом укосе составила 164 см, во втором 186 см.

В 2005 году высота растений была немного ниже, чем в 2004 году. Здесь можно отметить, что первый укос был выше второго. Это связанно с погодными условиями, которые были в этом году. Наибольшее количество осадков выпало в мае месяце, что обеспечило хорошую высоту растений. Отметим такие гибриды, которые превысили стандарт: Коричневая 11С х Сорокалета (120 см в первом укосе и 120 см во втором укосе), Перспектива 80С х Сорокалета (132 см в первом укосе и во втором 106 см). Также следует отметить гибриды Коричневая 11С х Фиолета (125 см), Искра 2С х Сорокалета (120 см), ГОС 11С х Фиолета (126см), Перспектива 80С х Сорокалета (132 см) которые были на 20-25 см выше стандарта. Во втором укосе  2005 года превышения над стандартом не наблюдается.

В 2006 году высота растений в первом укосе была ниже второго,  но достоверного превышения над стандартом не наблюдается. Только два гибрида превышают стандарт во втором укосе, это Искра 2С х Сорокалета 130 см и Перспектива 80С х Сорокалета 133 см.

Таблица 4.1.

Анализ высоты растений сорго-суданковых гибридов в зависимости от укосов, см.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10