Вплив різноякісності насіння на продуктивність рослин соняшнику в умовах північно-східного Лісостепу України

Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ РОСЛИННИЦТВА ІМ. В.Я ЮР'ЄВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

06.01.14 - насінництво

ВПЛИВ РІЗНОЯКІСНОСТІ НАСІННЯ НА ПРОДУКТИВНІСТЬ РОСЛИН СОНЯШНИКУ В УМОВАХ ПІВНІЧНО-СХІДНОГО ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

Дмитрівська Алла Олександрівна

Харків - 2007

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

насіння продуктивність соняшник різноякісність

Актуальність теми. Останнім часом зацікавленість рослинними жирами як харчовими продуктами та повноцінними замінниками тваринних жирів значно збільшилася. В Україні 98% рослинних жирів виробляють з насіння соняшнику. Ефективним вирішенням проблеми забезпечення зростаючих потреб в насінні соняшнику є збільшення врожайності культури. Одним з факторів, який визначає величину врожаю, є насіння: його посівні якості та урожайні властивості. Насіння завжди відрізняється за морфологічними ознаками, біохімічним складом та фізіологічним станом, здатністю проростати та забезпечувати певну продуктивність в наступному поколінні. Тобто утворюється різноякісне насіння. У природі це явище забезпечує виживання виду в несприятливих умовах, але з господарської точки зору воно не зовсім бажане, тому що це негативно впливає на продуктивність та погіршує якість продукції.

У вивченні різноякісності насіння накопичено значний матеріал, розкрито природу різноякісності, встановлено причини її виникнення. В той же час різноякісність насіння соняшнику вивчена не досконально, а тим паче в конкретних природнокліматичних умовах. Тому питання встановлення впливу різних факторів на утворення різноякісного насіння соняшнику за посівними якостями та урожайними властивостями, пошук шляхів зменшення негативного впливу цього явища, розробка ефективних прийомів сортової агротехніки є актуальним.

Одним із способів зменшення різноякісності насіння є відбір найповноціннішого, яке б забезпечило одержання сім'янок з максимальним ступенем вирівняності за посівними якостями та урожайними властивостями. Поряд з цим не має надійного способу сортування насіння, який би забезпечив відбір саме такого посівного матеріалу. Тому напрям цього дослідження є також актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи була складовою наукової тематики кафедри рослинництва та міжкафедральної проблемної лабораторії Сумського національного аграрного університету (2001-2004 рр.): ”Селекція та насінництво високоврожайних скоростиглих сортів і гібридів соняшнику” (номер державної реєстрації 0100U004442).

Мета і завдання дослідження. Мета дисертаційної роботи - визначити причини виникнення різноякісності насіння соняшнику, знайти шляхи зменшення негативного впливу цього явища на прояв цінних за господарськими властивостями ознак рослин, одержаних з такого насіння.

Для досягнення поставленої мети вирішували такі завдання:

· встановити вплив густоти посіву на прояв господарсько цінних ознак;

· визначити посівні якості фракціонованого насіння і співвідношення фракцій у насінні загального обмолоту;

· встановити особливості прояву елементів структури та господарсько цінних ознак рослин залежно від лінійних розмірів насіння;

· виявити вплив місця зав'язування насіння в кошику на прояв габітусу рослин та урожайних властивостей потомства;

· встановити кореляційну залежність між кількісними і якісними показниками насіння та габітусом рослин;

· визначити зміну вираження продуктивних ознак насіння та елементів структури врожайності залежно від площі живлення;

· провести оцінку економічної ефективності заходів з поліпшення якості насіння.

Об'єкт дослідження - різноякісність насіння соняшнику та вплив її на прояв цінних господарських ознак рослин;

Предмет дослідження - формування різноякісного насіння соняшнику і реалізація його особливостей у потомстві залежно від густоти рослин, лінійних розмірів та місця зав'язування насіння в кошику;

Методи дослідження: польовий - для визначення впливу густоти рослин, лінійних розмірів посівного матеріалу, місця утворення насіння в кошику на прояв господарсько цінних ознак в потомстві.

Лабораторний - для визначення маси 1000 насінин, лабораторної схожості, питомої маси, кількості квіток, нормального та дефектного насіння в кошику, олійності насіння.

Математично-статистичний - для обробки результатів дослідження і проведення дисперсійного аналізу та визначення вірогідності одержаних результатів; варіаційного аналізу та встановлення ступеня мінливості ознак; кореляційного аналізу для визначення зв'язків між кількісними і якісними показниками насіння та морфологічними ознаками.

Економічний - для визначення економічної ефективності запровадження заходів щодо зменшення впливу різноякісності насіння на прояв господарсько цінних ознак рослин та насіння у потомстві.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше в умовах північно-східного Лісостепу України на модельному сорті соняшнику Постолянський розширено та поглиблено наукові положення щодо закономірності формування різноякісного насіння, визначена особливість взаємозв'язків в процесі утворення насіння та реалізації його продуктивних властивостей у потомстві.

Визначено оптимальну густоту рослин, яка забезпечує зменшення різноякісності зі збереженням високої продуктивності; обґрунтовано відсутність необхідності фракціонування насіння за розмірами; обґрунтовано можливість поділу насіння на фракції залежно від місця його утворення в кошику. Встановлено ступінь мінливості у прояві морфологічних та господарсько цінних ознак, визначено кореляційні зв'язки у вираженні ознак і обумовленість цих процесів факторами, які впливають на формування насіння.

Практичне значення одержаних результатів. Результати дослідження використані для розробки методичних рекомендацій вирощування соняшнику та впроваджені у виробництво СТОВ „Маловисторопське” Лебединського району Сумської області на площі 55 га та САТЗТ “Зоря” м. Охтирка Сумської області на площі 65 га. Одержаний економічний ефект склав відповідно 88 тис. 700 грн. та 98 тис. 500 грн.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійною завершеною працею. Матеріали, викладені у дисертації, одержано здобувачем особисто. Автором було узагальнено світову та вітчизняну літературу згідно теми дисертації, викладено основні положення формування різноякісності насіння та її впливу на основні урожайні властивості соняшнику. У процесі виконання роботи проведено експериментальні та лабораторні дослідження, статистичну обробку даних - дисперсійний, варіаційний та кореляційний аналізи результатів експерименту з використанням ЕОМ. Самостійно узагальнено експериментальні дані, сформульовано висновки та рекомендації виробництву. Результати дослідження відображені в наукових працях. У матеріалах, опублікованих у співавторстві, внесок здобувача становив від 30 до 80%.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи заслухано та обговорено на другій міжвузівській науково-практичній конференції аспірантів: „Сучасна аграрна наука: напрямки досліджень, стан та перспективи” (Вінницький ДАУ, 2002 р.); міжнародній науково-практичній конференції „Сучасні проблеми рослинництва” (Сумський НАУ, 2004 р.); Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених „Сучасні проблеми агрономічної науки” (Кримський АТУ НАУ, 2005 р.); щорічній науково-практичній конференції викладачів, аспірантів і студентів Сумського НАУ (2004, 2005, 2006 рр.).

Публікації. Результати досліджень опубліковані у одинадцяти наукових працях, з яких сім статей у фахових виданнях, одна в інших виданнях та три тези доповідей наукових конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Загальний обсяг дисертації складає 132 сторінки друкованого тексту. Робота проілюстрована 17 рисунками та 30 таблицями. Текстова частина містить вступ, 8 розділів, висновки і рекомендації виробництву, список використаних джерел (248 найменувань, з яких 43 - латиницею). Допоміжний матеріал дисертації поданий в 56 таблицях додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури. В результаті опрацювання літературних джерел здійснено аналіз їх з питань походження культури, ботанічної та біологічної характеристики, вимоги до умов навколишнього середовища. Розглянуто типи різноякісності насіння, причини її виникнення та вплив на продуктивність. Висвітлені генетичні, біохімічні та фізіологічні основи формування різноякісності насіння соняшнику, а також морфологічно-анатомічні аспекти цього явища. Проаналізовано сучасні положення щодо особливостей виникнення гетероспермії та шляхи її подолання з допомогою різноманітних заходів: використання різної густоти рослин на одиниці площі, фракціонування насіння за лінійними розмірами або за місцем утворення на материнській рослині тощо.

Умови, вихідний матеріал і методика проведення дослідження. Експериментальна частина роботи виконана в 2001, 2002 та 2004 роках на базі Сумського національного аграрного університету і його навчально-дослідного господарства.

Дослідження проводили в зернопольовій сівозміні, попередник - кукурудза на силос. Площа облікової ділянки в польових дослідах становила 28 м². Досліди закладали в чотириразовій повторності систематичним способом. Обліки, вимірювання, супутні спостереження проводили у відповідності з методикою проведення польових досліджень та державного сортовипробування.

Навчально-дослідне господарство Сумського національного аграрного університету розміщене в північно-західній частині Сумського району, який належить до північно-східного Лісостепу України. Ґрунти дослідного поля потужні малогумусні вилужені середньо суглинкові чорноземи, мають близьку до нейтральної реакцію ґрунтового розчину.

Вихідним матеріалом був сорт соняшнику Постолянський, який створений шляхом міжсортової гібридизації з наступним родинно-груповим та масовим добором. Сорт екологічно пластичний, за дотримання основних агротехнічних вимог формує сталу врожайність. В умовах Сумської області рекомендований до вирощування у господарствах лісостепової частини. Сорт практично не страждає від засухи навіть у посушливі роки. Формує цільний стеблостій, активно конкурує з бур'янами, що дозволяє за проведення рекомендованих агротехнічних заходів не застосовувати гербіциди. Сорт занесений до Реєстру сортів України у 2000 р. і за випробування на Сумській сортодільниці забезпечив урожайність понад 2,7 т/га насіння.

Метеорологічні умови в роки проведення дослідження відрізнялися між собою і від середніх багаторічних показників. Вегетаційний період соняшнику в 2001 р. тривав 118 діб, в 2002 - 121, а в 2004 -125 діб. На його тривалість вплинули кількість опадів та середньодобова температура повітря. Показником ступеня вологозабезпеченості, який пов'язаний з температурою повітря, є гідротермічний коефіцієнт (ГТК), який розрахували за вегетаційний та за кожний міжфазний період. В 2001 р. спостерігалась жарка посушлива погода (ГТК=0,97). Сівбу провели на 5-7 діб пізніше оптимальних строків. В період поява кошика - цвітіння відмічено підвищення середньодобової температури на 4-5 ⁰С та дефіцит вологи. Вплив цих факторів на урожайність та якість насіння був негативним. В 2002 р. ГТК становив 1,33. Цей рік був найсприятливішим для вегетації соняшнику, що обумовило найбільшу урожайність та якість насіння. 2004 р. характеризувався як найхолодніший та найвологіший з усіх досліджуваних (ГТК=1,47). Надлишок вологи спостерігався в усі міжфазні періоди. В результаті урожайність порівняно з 2001 та 2002 роками значно погіршилася.

Питому масу насіння визначали за методикою Фірсової М.К. (1969 р.) Формування густоти проводили вручну в фазі 2-4 пар справжніх листочків. Площу листкової поверхні визначали в фазі цвітіння за методикою Фурсової Г.К. (1993 р.). Підрахунок кількості квіток та насіння проводили на десяти типових рослинах кожного варіанту в усіх повторностях. Висоту рослин, діаметр кошика, діаметр стебла у основи визначали в фазі стиглості (побуріння країв кошиків у 50 - 60 % рослин), ступінь опушення стебла, розмір пилкових зерен - в період масового цвітіння.

Економічну ефективність визначали в цінах, які існували на рік закінчення досліджень.

Статистичну обробку результатів досліджень проводили методами дисперсійного аналізу, варіаційного аналізу, парних кореляцій. При цьому використовували пакети прикладних програм Statistica, Microsoft Excel.

Густота стеблостою та її вплив на морфометричні, якісні та урожайні показники рослин соняшнику

Варіювання параметрів габітусу рослин залежно від густоти їх стояння. Встановлено, що висота стебла соняшнику змінюється залежно від густоти рослин. Різниця між крайніми варіантами 30 і 80 тис. шт./га становила 7,4 см, що є істотним на 5% рівні значущості. Це ж стосується відмінностей між сусідніми варіантами за винятком 30 і 40 та 40 і 50 тис. шт./га. Це можна пояснити лімітом сонячної енергії внаслідок значного загущення (вище рекомендованої для даної зони густоти 50 тис. шт./га), що сприяє витягуванню рослин.

Протилежне спостерігається стосовно діаметру кошика. Зменшення прояву показника між крайніми варіантами має величину 3,8 см при НІР₀₅=0,8. Водночас не виявлено суттєвої різниці за діаметром кошика між варіантами 30 і 40 тис. шт./га та 70 і 80, це свідчить про те, що для крайніх варіантів фактор густоти рослин не є вирішальним для прояву ознаки.

Вплив густоти стеблостою на насіннєву продуктивність та пустозерність. Виявлено, що з наростанням густоти посіву кількість квіток в кошику зменшується. Виключенням є лише густота 30 тис. шт./га, де прояв ознаки менший, ніж у наступному - 40 тис. шт./га. Отримані дані свідчать, що навіть між суміжними варіантами існує суттєва різниця в кількості квіток. Мінімальна їх кількість виявлена за густоти 80 тис. шт./га, що у 1,6 разу менше, ніж за оптимальної - 40 тис. шт./га. Аналогічне стосується кількості насіння в кошику, з тією різницею, що перевага прояву ознаки за густоти 40 тис. шт./га порівняно з 80 тис. шт./га становила 1,5 разу. Встановлено, що дефіцит вологи негативно відбивається на закладанні квіток і утворенні насіння у кошику.

Крім зменшення загальної кількості насіння в кошику із збільшенням густоти також спостерігається збільшення кількості дефектного насіння. І хоча за проявом ознаки крайні варіанти різняться значно (79 шт. або 158% від меншої величини), суттєвість відмінності абсолютних величин виявлена лише між 30 тис. шт./га та 50 і більше, а також між 40 і 80 тис. шт./га.

Отримані дані свідчать про вагомий вплив густоти посіву на масу 1000 насінин. Встановлена пряма обернена залежність між ознаками. Відмінність у прояві останньої становила 13,78 г (1,2 разу) при НІР₀₅=1,64 г. Лише між густотою рослин 60 і 70 тис. шт./га різниця не істотна. Виявлено значний вплив на прояв ознаки умов періоду вегетації соняшнику. Наприклад, за густоти рослин 30 тис. шт./га маса 1000 насінин в 2002 р. була 78,40 г, а 2004 р.- 72,01, хоча у посівів з 80 тис. шт./га така відмінність була відповідно 58,42 і 58,23 г.

Аналогічне відноситься до маси насіння з одного кошика, лише з тією особливістю, що значення крайніх варіантів різниться у 1,8 разу (70,63 і 38,98), і найменша істотна різниця не суттєва лише між 30 і 40 тис. шт./га (рис. 1).

Рис. 1. Динаміка наростання та зменшення основних продуктивних і урожайних показників залежно від густоти (в середньому за три роки)

Залежність олійності та врожайності від густоти стояння рослин. Встановлено, що із збільшенням густоти посіву частка рослин за вегетацію випадає. Ми вважаємо, що це відбувається внаслідок погіршення умов для росту. Це не стосується густоти 30 і 40 тис. шт./га (табл. 1).

Незважаючи на деякі відмінності прояву урожайності рослин з різною густотою, середні значення для трьох: 40, 50, 60 тис. шт./га однакові, а за густоти 70 тис. шт./га відрізняється лише на 0,01 т/га. Істотною є різниця за густоти 80 тис. шт./га. Тобто, не виявлено впливу густоти посіву на урожайність. Водночас, кількість рослин, що знаходяться на одиниці площі, впливає на вміст олії і її вихід. Проте суттєвим є це лише між густотами 80 тис. шт./га і 40, 50, 60, а також між 30 тис. шт./га та іншими варіантами.

Таблиця 1. Урожайність та вихід олії залежно від густоти стеблостою

Вплив крупності насіння на морфологічні, якісні та урожайні показники потомства

Для виявлення переваг крупного насіння над дрібним ми поділили його на три фракції за шириною сім'янок: дрібна (2,5-3,0 мм), середня (3,1-4,0 мм) та крупна (>4,0 мм). За контроль ми прийняли не фракціоноване насіння.

Посівні якості фракціонованого насіння. Перед сівбою нами був проведений аналіз насіння контролю за масою, який засвідчив нерівноцінність співвідношення фракцій. Мінімальну частку (5,2%) склало насіння фракції 2,5-3,0 мм, а максимальну (67,5%) фракції 3,1-4,0 мм і >4,0 мм - 27,3% (рис. 2). Встановлена істотна різниця між фракціями насіння (2,5-3,0; 3,1-4,0; >4,0 мм) та кожного з них і контролем за масою 1000 сім'янок. Близькі значення мали контроль і з шириною 3,1-4,0 мм: 65,64 і 63,43 г відповідно при НІР₀₅ =2,00 г.

Рис. 2. Співвідношення фракцій насіння контрольного варіанту за масою

Різниця між ними становила 1,03 разу. Протилежне відноситься до питомої маси насіння. При цьому істотна різниця виявлена лише між фракцією 2,5-3,0 мм та іншими, а також контролем. Аналогічне стосується лабораторної схожості насіння. Мінімальною (88,4%) вона виявлена у фракції 2,5-3,0 мм, а максимальною >4,0 мм (99,4%) при НІР₀₅₌2,4. Така ж закономірність розподілу насіння контролю за кількістю (рис. 3).

Рис. 3. Співвідношення фракцій насіння контрольного варіанту за кількістю

Зміна параметрів габітусу рослин залежно від фракції насіння. Встановлено, що істотно нижчі рослини порівняно з контролем та іншими фракціями виросли з насіння шириною 2,5-3,0 мм. Аналогічне відноситься до діаметру кошика з мінімальним значенням показника у рослин, що виросли з фракції 2,5-3,0 мм (15,1 см) і близьким (18,3-19,5 см) у інших фракцій і контролі (НІР₀₅=1,7).

Рівень насіннєвої продуктивності та пустозерності залежно від фракції висіяного насіння. Рослини з насіння різних розмірів характеризуються неоднаковою кількістю квіток у кошику (крайні значення 1010 і 1071 шт.). Водночас, суттєво відрізняється за проявом ознаки лише фракція 2,5-3,0 мм. Подібне відноситься і до кількості насіння в кошику з абсолютним значенням відповідно 776 і 878 шт.

Встановлений вплив фракціонування насіння на кількість його з дефектами. Абсолютне значення його у рослин, що виросли з насіння фракції 2,5-3,0 мм склало 232 шт., а >4,0 мм - 178 при НІР₀₅=19 шт. Між іншими варіантами і контролем різниця в прояві показника несуттєва. Дещо по-іншому впливає ширина насіння на масу 1000 шт. його у одержаних рослин. Відсутня істотна різниця між потомством фракції 3,1-4,0 мм та контролем. У інших випадках вона суттєва, до того ж у крайніх фракціях абсолютне значення показника становило 62,5 і 69,37 г. Аналогічне відноситься до маси насіння з одного кошика.

Вплив фракціонування насіння на врожайність та вихід олії. Отримані дані (табл. 2) свідчать про відсутність істотної різниці за урожайністю між варіантами за виключенням фракції 2,5-3,0 мм. Аналогічне відноситься до виходу олії, бо відмінність за її вмістом не суттєва.

Таблиця 2. Вплив фракціонування насіння на урожайність та вихід олії

Вплив місця утворення насіння в кошику на якісні та урожайні показники потомства

Насіння з типових кошиків було розділене на три фракції залежно від місця утворення в кошику: з центральної, середньої та периферійної частин. За контроль було прийнято насіння загального обмолоту. Схема розподілу насіння в кошику така: перші 3-4 ряди - це периферійна частина, наступні 5-6 рядів - середня, все інше - центральна.

Посівні якості насіння з різних частин кошика. Встановлена істотна різниця маси 1000 насінин потомства залежно від місця його розташування в кошику материнської рослини. Максимальною вона була у насіння з периферійної частини (у 1,97 разу більше ніж з центральної і в 1,26 разу порівняно з контролем - отриманого від загального обмолоту). Аналогічне відноситься до питомої маси насіння. Перевага насіння, яке зав'язалось в периферійній частині кошика, над насінням, що утворилося в центральній становила 2,24 разу, а з контролем - 1,08. Дещо інша залежність виявлена за лабораторною схожістю. Істотна різниця у прояві цього показника встановлена лише між насінням, сформованим у центральній частині та іншими варіантами: середній, периферійній та контролі. Але, наприклад, відмінність за схожістю насіння з центральною частиною та периферійною досить значна і становила 20,7% (99,2 проти 78,5%), або в 1,26 разу.

Крім впливу місця розташування насіння на материнській рослині на прояв вище згаданих ознак певне значення має специфіка року виконання експерименту, особливо метеорологічних умов. Коефіцієнт варіації за масою 1000 насінин був у межах 14,0-14,7%.