Вихід садивного матеріалу міскантусу залежно від якості висаджених ризом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вихід садивного матеріалу міскантусу залежно від якості висаджених ризом

Доронін В.А., д-р с.-г. наук

Дрига В.В., аспірантка

Кравченко Ю.А., канд. с.-г. наук

Доронін В.В., мол. наук. співробітник

Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН

Анотація

Висвітлені питання особливостей формування маси маточних кореневищ міскантусу та виходу ризом залежно від якості садивного матеріалу - кількості бруньок на ризомах, що висаджуються. З'ясовано, що за садіння ризом з 9 і більше бруньками найбільшою була маса маточних кореневищ (1409,1 г) або в 2,86 разів більшою, ніж в контролі.

Збільшення маси кореневища і його ступеня розгалуження забезпечило формування більшої кількості бруньок та підвищення виходу як малих, так і великих ризом. кореневище міскантус ризома

Ключові слова: маточні кореневища, кількість бруньок, мінливість маси кореневища, якість, кореляція.

Выход посадочного материала мискантуса в зависимости от качества высаженных ризом

В.А. Доронин, В.В. Дрига, Ю.А. Кравченко, В.В. Доронин

В статье освещены вопросы особенностей формирования массы маточных корневищ мискантуса и выхода ризом в зависимости от качества посадочного материала - количества почек на высаживаемых ризомах. Выяснено, что при посадке разом с 9 и более почками наибольшей была масса маточных корневищ (1409,1 г) или в 2,86 раз больше, чем в контроле. Увеличение массы корневища и его степени разветвления обеспечило формирование большего количества почек и повышение выхода как малых, так и больших ризом.

Ключевые слова: маточные корневища, количество почек, изменчивость массы корневища, качество, корреляция.

Miskanthus planting material yield depending on the quality of the planted rhysomes

V. Doronin, V. Dryga, Yu. Kravchenko, V. Doronin

The article deals with the issues of peculiarities of the formation of miskanthus uterine rootstocks mass and the rhizomes yield depending on the quality of the planting material - the number of buds on the rhizomes planted. It is found out that the more buds are on the rhizome, the higher is the percentage of their survival, the more intensive is the increase in the surface mass - the plants height, the number of leaves and the leaf surface area, which contributes to the increase in photosynthesis productivity and affects not only the crop yield but also the root system increase, i.e. the planting material yield.

Direct strong correlation between plant height, leaf area, leaves number, number of buds on rhizome and rhizome mass were found. The coefficient of correlation for planting rhizomes with 1-3 buds was 0.85, 1.00, 0.71 and 1.00, respectively. An increase in the surface mass contributed to the increase in the rhizome mass growth, and, accordingly, to the planting material - rhizome - yield.

It was found out that planting rhizomes with 9 or more buds, the mass of uterine rootstocks (1409.1 g) was the largest, or 2.86 times higher than in the control. The increase in the rhizome mass and its crotch degree contributed to the formation of a larger amount of buds and the yield increase in both small and large rhizomes. Planting the rhizomes with 4-8 buds, the mass of rhizomes was also significantly higher than in the control, but it was significantly lower than the mass of uterine rhizomes were obtained under planting rhizome with 9 or more buds. Studying the factors influencing the mass of uterine rhizomes reveal that the share of " rhizome quality - buds number" factor effect on average for three years was significant and made 64.8 %.

The variability of uterine rhizomes mass in three years reproduces the phenotypic character of this trait, where, under planting rhizomes with 1-3 buds (control), the average of 87.5 % of uterine stock weight up to 500 g, and 12.5 % of rhizomes weight 501-700 g. The variation between the extreme indices ranged from 317 to 751.0 g with an average value of 533.4 g. For the rhizomes planted with 9 or more buds, 87.5% of uterine stock weighted more than 1300 g and only 12.5 % of them weighted 1101-1300 g with the variation of the index ranging from 1115 to 1963 g for an average value of 1541.2 g. That is, planting the uterine plants with a larger amount of buds on rhizomes not only increase the uterine weight, but a deviation in their minimum and maximum weight as well, indicating the phenotypic changes in this index. The buds were formed more on the larger rhizomes. 105.2 buds were formed on the rhizomes planted with 1-3 buds (control) weighing of 493.1 g, while for the rhizome planted with 9 and more buds with the weight of rhizomes of 1409.1 g there were 239.7 buds, or 2.3 times more. For planting rhizome with 4-8 buds on rhizomes also formed considerably more kidneys than in control but less than in the variant, where planted rhizomes with 9 and more kidneys. On the number of kidneys on the uterine rhizomes, as well as their weight, had a significant effect the factor "quality rhizomes - the number of kidneys", which was 48.1 % on averaged over three years, the influence of the factor "the condition of the year" was also significant and amounted to 38.1 %. The increase of the mass of the rhizomesand its degree of branching are provided for the formation a greater number of kidneys and an increase in the yield of both small and large rhizomes. For the use of rhizomes that has 9 or more kidney buds that have been formed on average for three years, it is possible to obtain of 2.3 times more small or large rhizomes compared to the control where rhizome was planted with 1-3 buds. Gardening with rhizome with 4-8 buds is provided the formation of rhizome from which you can get 1.6 times more than in the control and in 1,4-1,5 times less than rhizome planting of large rhizomes with 9 or more kidneys.

Key words: uterine rhizomes, buds number, variability of rhizome mass, quality, correlation.

Постановка проблеми. Найпоширеніші енергоносії - нафта і природний газ є дефіцитними в Україні; їх споживають прискореними темпами, тому орієнтувати перспективу розвитку паливно-енергетичного комплексу України на їхній основі не можна. У зв'язку з цим, стоїть питання про їх часткове заміщення, зокрема, за рахунок використання альтернативних шляхів одержання біопалива. Особлива увага приділяється вирощуванню і перероблянню сировини рослинного походження та органічних відходів. Для України найперспективнішим видом біоенергетики є фітоенергетика, яка базується на сировині рослинного походження, а саме використання міскантусу - для виробництва твердих видів палива. Для отримання в достатній кількості сировини цієї культури важливим є забезпечення її виробників в достатній кількості садивним матеріалом. Тому, розробка способів вирощування садивного матеріалу міскантусу є актуальним, саме на ці питанням спрямовані дослідження цієї роботи.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Численними дослідженнями встановлено високу енергетичну цінність міскантусу [1, 2, 3], цю культуру можна вирощувати на малопродуктивних землях, які не зовсім придатні для вирощування продовольчих культур, завдяки розгалуженій кореневій системі рослини [4], що сприятиме збереженню ґрунту від водної ерозії, зокрема, на землях із пересіченим рельєфом [5].

У літературі є інформація з вивчення окремих елементів технології промислового вирощування міскантусу для виготовлення біопалива. Досліджувалися питання схожості міскантусу залежно від глибини садіння ризом [6] та строків садіння [7], норм внесення мінеральних добрив [8], застосування регуляторів росту з метою підвищення продуктивності культури [9], ефективність застосування гербіцидів в посівах міскантусу [10]. Усі дослідження, що проводилися раніше і на сьогодні спрямовані на розробку елементів технології, які забезпечують підвищення урожайності міскантусу і, відповідно - збільшення енергетичного потенціалу культури.

На сьогодні відсутня технологія вирощування садивного матеріалу міскантусу, яка забезпечувала б високу приживлюваність ризом та максимальний їх вихід.

Метою досліджень було вивчення особливостей формування та вихід садивного матеріалу міскантусу залежно від якості висаджених ризом - кількості бруньок на ризомі.

Матеріал та методика досліджень. Програмою досліджень передбачалась розробка способу вегетативного розмноження садивного матеріалу міскантусу (ризом), який забезпечить максимальну їх приживлюваність та сприятиме підвищенню виходу ризомів у перший рік вегетації. Польові досліди відповідно до програми проводили упродовж 2015-2017 рр. на дослідному полі Інституту біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН (с. Ксаверівка 2, Київської області) з рослинами Міскантусу гігантеусу. Дослідне поле розміщене в центральній частині Правобережного Лісостепу України, зоні нестійкого зволоження, що характеризується помірно континентальним кліматом.

Схемою досліду передбачено садіння ризом, які мали 1-3 бруньки (контроль), 4-8 та 9 і більше бруньок. Висаджували ризоми вручну з міжряддям 70 см і кроком садіння в рядку 70 см. Глибина загортання ризом у грунт становила 8-10 см.

У польових дослідах визначали: масу маточних кореневищ та кількість бруньок, які на них сформувалися - шляхом їх викопування, очищення від землі, зважування та підрахунку кількості бруньок. Статистичну обробку експериментальних даних здійснювали методами дисперсійного і кореляційного аналізів за методом Фішера [11] з використанням комп'ютерної програми Statistica 6.0 від StatSoft [12].

Підготовку до садіння міскантусу проводили поетапно, з маточного поля відбирали кореневища, які доставляли в лабораторію та ретельно підготовлювали садивний матеріал. З кореневищ відбирали непошкоджені (неперемерзлі від морозів) з бруньками ризоми згідно зі схемою досліду.

Під час проведення польового досліду у всіх варіантах було дотримано умову єдиної відмінності та факторіальності, усі варіанти кожного досліду знаходились у типових і однакових умовах (ґрунтово-кліматичні, агротехніка, родючість і рельєф ґрунту та інші), крім фактора, що вивчався.

Площа облікової ділянки 12,25 м ², повторність - чотириразова. Дослід закладали за методом розщеплених ділянок.

Грунт дослідного поля - чорнозем типовий вилугуваний, середньоглибокий, малогумусний, грубопилувато-легкосуглинковий на карбонатному лесі. Вміст гумусу 2,64 % (за методом Тюріна), рухомих форм фосфору та обмінного калію (за Чириковим) становить відповідно - 180 та 160 мг/кг, вміст азоту, що легко гідролізується (за Корнфілдом) - 280 мг/кг. Кислотність ґрунту (рН) -6,6. Глибина гумусового горизонту 100-120 см.

Узагальнюючи погодні умови вегетаційного періоду 2015-2017 років можна зазначити, що відхилення основних показників (температури повітря та кількості опадів) від середніх багаторічних були незначними і не наближалися до критичних, що загалом сприяло одержанню високої приживлюваності ризом та виходу садивного матеріалу за виключенням метеорологічних умов, що склалися в 2016 р. за кількістю опадів, які наближалися до критичних, що загалом негативно вплинуло на приживлюваність ризом, ріст і розвиток рослин міскантусу та формування урожаю наземної маси і садивного матеріалу.

Основні результати дослідження. Якість та вихід садивного матеріалу (кількість ризом) залежить від багатьох факторів: кліматичних (температурний режим і вологозабезпечення) та агротехнологічних умов вирощування, якість ризом - від кількості бруньок, що висаджують, обробки їх захисними препаратами, строків садіння, року вегетації маточників міскантусу (їх віку) та ін. Головною умовою садивного матеріалу є наявність потенційних бруньок, які можуть проростати. За даними Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків таких бруньок має бути 4-5 шт. на одній ризомі. Маса ризоми має становити від 20 до 50 г [13].

З'ясовано, що чим більше бруньок на ризомі, тим вищий відсоток їх приживлюваності, інтенсивніше проходить наростання наземної маси - висоти рослин, кількості листків та площі листкової поверхні, що сприяє підвищенню продуктивності фотосинтезу і впливає не лише на урожайність культури, а і на збільшення кореневої системи - виходу садивного матеріалу.

Виявлено прямі сильні кореляційні зв'язки між висотою рослин, площею листків, кількістю листків, кількістю бруньок на ризомі та масою кореневища. Коефіцієнт кореляції за садіння ризом з 1-3 бруньками становив, відповідно, - 0,85; 1,00; 0,71 та 1,00 (табл. 1).

Таблиця 1 - Кореляційна матриця кількісних ознак (садіння ризом, які мали 1-3 бруньки - контроль)

Аналогічні результати отримані за садіння ризом з 9 і більше бруньками (табл. 2).

Таблиця 2 - Кореляційна матриця кількісних ознак (садіння ризом, які мали 9 і більше бруньок)

Тобто, збільшення наземної маси сприяло підвищенню наростання маси кореневища, а відповідно - виходу садивного матеріалу - ризом. За садіння ризом з 9 і більше бруньками найін- тенсивніше наростала наземна маса міскантусу і, відповідно - найбільшою була маса кореневища, яка становила 1409,1 г або в 2,86 разів була більшою, ніж в контролі (табл. 3, рис.1).

За садіння ризом з 4-8 бруньками маса кореневища була також достовірно більшою, ніж в контролі, але істотно меншою за масу маточних кореневищ, які отримано за садіння ризом з 9 і більше бруньками.

Таблиця 3 - Маса кореневища та кількість бруньок на період закінчення вегетації залежно від якості ризом, які висаджували (середнє за 2015-2017 рр.)

Рис.1. Маточні кореневища в кінці вегетації, які мали 9 і більше бруньок (праворуч) та 1-3 штуки (ліворуч), 2017 р.

Дослідженням факторів, які впливали на масу маточних кореневищ встановлено, що частка впливу фактора якість ризом - кількість бруньок в середньому за три роки була значною і становила 64,8 % (рис. 2).

а) на масу кореневища б) на кількість бруньок на кореневищі

Рис. 2. Вплив факторів на формування кореневища на кінець вегетації (середнє за 2015-2017 рр.).

Значним був вплив фактора умови року - 22,3 %. Вплив інших факторів (ґрунтові, агротехнічні та ін.) так як і взаємодія факторів, що вивчали, були незначними.

Від якості висаджених ризом (кількості бруньок на них) залежить не лише наростання наземної маси міскантусу, а й мінливість маси кореневища за масою з якого отримують садивний матеріал (табл. 4).

Таблиця 4 - Мінливість маси кореневищ на період закінчення вегетації залежно від якості ризом, які висаджували (середнє за 2015-2017 рр.)

Мінливість маси маточних кореневищ за три роки відтворює фенотиповий прояв цієї ознаки, де за садіння ризом з 1-3 бруньками (контроль) у середньому 87,5 % маточних кореневищ мали масу до 500 г, а 12,5 % кореневищ - масою 501-700 г. Відхилення між крайніми показниками становило від 317 до 751,0 г за середнього його значення 533,4 г. За висаджування ризом з 9 і більше бруньками 87,5 % маточних кореневищ мали масу більше 1300 г, і лише 12,5 % масою 1101-1300 г за варіювання ознаки від 1115 до 1963 г за середнього значення 1541,2 г. Тобто, за садіння маточників з більшою кількістю бруньок на ризомі не лише збільшується маса маточних, а й відхилення між мінімальною та максимальною їх масою, що свідчить про фенотипові зміни цього показника.

Серед агротехнічних і організаційно-господарських заходів за вирощування садивного матеріалу (ризом) міскантусу важливу роль має якість садивного матеріалу. Викопані маточні кореневища розділяють на ризоми.

На більших кореневищах більше формувалося бруньок. Якщо за садіння ризом, які мали

1- 3 бруньки (контроль) на кореневищі масою 493,1 г сформовано 105,2 бруньок, то за садіння ризом з 9 і більше бруньками за маси кореневища 1409,1 г їх було 239,7 шт., або в 2,3 рази більше (див. табл. 3). За висаджування ризом з 4-8 бруньками на кореневищах також формувалося значно більше бруньок ніж в контролі, але менше ніж у варіанті, де висаджували ризоми з 9 і більше бруньками.

На кількість бруньок на маточних кореневищах, так як і на їх масу значний вплив справляв фактор якість ризом - кількість бруньок, який в середньому за три роки становив 48,1 %, вплив фактора умови року також був значним і становив 38,1 % (див. рис. 2).

Збільшення маси кореневища і його ступеня розгалуження забезпечило формування більшої кількості бруньок та підвищення виходу як малих, так і великих ризом. За використання для садіння ризом з 9 і більше бруньками вихід садивного матеріалу на період закінчення вегетації був істотно вищим порівняно як з контролем, так і з варіантом, де висаджували ризоми з 4-8 бруньками (табл. 5).

Таблиця 5 - Вихід малих та великих ризом в кінці вегетації залежно від якості ризом, які висаджували (середнє за 2015-2017 рр.)

За використання для садіння ризом, які мали 9 і більше бруньок з кореневищ, що сформувалися у середньому за три роки можна отримати 60,8 малих ризом або 29,7 - великих, що в

2,3 більше порівняно з контролем, де висаджували малі ризоми, які мали 1-3 бруньки. За використання для садіння ризом з 4-8 бруньками отримано ризом дещо більше ніж в контролі, але значно менше, ніж за висаджування ризом з 9 і більше бруньками. У середньому за три роки садіння ризом з 4-8 бруньками забезпечило формування кореневища з якого можна отримати

45,7 штук малих та 22,6 штук великих ризом або в 1,6 рази більше, ніж в контролі та в 1,5 і 1,4 рази менше, ніж за садіння ризом, які мали 9 і більше бруньок.

Висновки

1. Встановлено прямі сильні кореляційні зв'язки між масою маточного кореневища та висотою рослин, кількістю листків, площею листкової поверхні, кількістю бруньок на ризомі. Коефіцієнт кореляції за садіння ризом з 1-4 бруньками становить, відповідно, - 0,85; 1,00; 0,71 та 1,00. Аналогічні результати отримані за садіння 4-8 та 9 і більше бруньок.

2. З'ясовано, що садіння ризом з 4-8 бруньками забезпечило отримання кореневища в 2,2, а садіння ризом з 9 і більше бруньками в 2,9 разів більшою масою ніж в контролі, де висаджували малі ризоми, які мали 1-3 бруньки.

3. Збільшення маси кореневища і його ступеня розгалуження забезпечило формування більшої кількості бруньок та підвищення виходу як малих, так і великих ризом. За використання для садіння ризом з 9 і більше бруньками вихід садивного матеріалу на період закінчення вегетації був істотно вищим порівняно як з контролем, так і з варіантом, де висаджували ризоми з 4-8 бруньками.

4. За використання для садіння ризом, які мали 9 і більше бруньок з кореневищ, що сформувалися у середньому за три роки можна отримати в 2,3 рази більше малих або великих ризом порівняно з контролем, де висаджували ризоми, які мали 1-3 бруньки. Садіння ризом з 4-8 бруньками забезпечило формування кореневища з якого можна отримати в 1,6 рази більше, ніж в контролі та в

1,4- 1,5 разів менше ризом, ніж за садіння великих ризом з 9 і більше бруньками.

Список літератури

1. Зінченко В.О. Міскантус - джерело енергетичної біомаси / Зінченко В.О. // Новини агротехніки. - 2008. - №3. - С. 40.

2. Chou C.H. Miscanthus plants used as an alternative biofuel material the basic studies on ecology and molecular evolution / Chou C.H. // Renewable Energy. - 2009. - Vol. 34. - P. 1908-1912.

3. Christian D.G. Growth, yield and mineral content of Miscanthus giganteus grown as a biofuel for 14 successive harvests / D.G. Christian, A.B. Riche, N.E. Yates // Industrial crops and prodacts. - 2008. - Vol. 28. - P. 320-327.

4. Дмитришак М.Я. Культури для переробки в тверді види палива та біогаз / Дмитришак М.Я., Мокрієнко В.А. // Сучасні аграрні технології. - 2013. - №11. - С. 66.

5. Monti A. Switchgrass: а valuable biomass crops for energy / A. Monti. - Lodon: Springer-Verlag, 2012. - 290 p.

6. Гументик М.Я. Схожість міскантусу залежно від варіювання глибини садіння ризомів / Гументик М.Я. // Збірник наукових праць інституту біоенергетичних культур. - Вип. 12. - Київ, 2011. - С. 55.

7. Квак В.М. Вплив строків садіння та глибини загортання ризом міскантусу на його польову схожість / В.М. Квак // Цукрові буряки. - 2012. - № 6. - С. 15-17.

8. Квак В.М. Ріст, розвиток і продуктивність міскантусу за різних норм добрив / В.М. Квак // ЗНП ІБКіЦБ. - 2012. - Т. 14. - С. 548-551.

9. Зінченко О.В. Оцінка впливу регуляторів росту рослин на інтенсивність фотосинтезу, приживаність, морфологічні показники міскантусу гігантеусу / Зінченко О.В. // Збірник наукових праць. - Київ, 2013. - Вип. 19. - С. 47.

10. Макух Я.П. Ефективність дії гербіцидів / Я.П. Макух, С.О. Ременюк // Карантин і захист рослин. - 2016. - №2-3. - С. 24.

11. Fisher R.A. Statistical methods for research workers / R.A. Fisher. - New Delhi: Cosmo Publications, 2006. - 354 p.

12. Сайт компании StatSoft, разработчика программы Statistica 6.0 [Website of StatSoft, developer of Statistica 6.0]: http://www.statsoft.ru/.

13. Методичні рекомендації з проведення передсадильного обробітку ґрунту і садіння ризомів міскантусу / Курило В.Л., Ганженко О.М., Гументик М.Я., Квак В.М. та ін. - Київ, 2012. - 21 с.

14. REFERENCES

15. Zinchenko, V.O. Miskantus - dzherelo energety'chnoyi biomasy [Miskanthus is a source of energy biomass]. Novy'ny' agrotexniky [Agricultural machinery news], 2008, no. 3, 40 p.

16. Chou, C.H. Miscanthus plants used as an alternative biofuel material the basic studies on ecology and molecular evolution. Renewable Energy, 2009, Vol. 34, pp. 1908-1912.

17. Christian, D.G., Riche, A.B., Yates, N.E. Growth,yield and mineral content of Miscanthus giganteus grown as a biofuel for 14 successive harvests. Industrial crops and prodacts, 2008, Vol. 28, pp. 320-327.

18. Dmytryshak, M. Ya., Mokriyenko, V.A. Kultury dlya pererobky v tverdi vydy palyva ta biogaz [Crops for processing solid fuels and biogas]. Suchasni agrarni texnologiyi [Modern agrarian technologies], 2013, no.11, 66 p.

19. Monti, A. Switchgrass: A valuable biomass crops for energy. Lodon:Springer-Verlag, 2012, 290 p.

20. Gumenty'k, M. Ya (2012). Sxozhist miskantusu zalezhno vid variyuvannya glybyny sadinnya ryzomiv [The resemblance to the miscanthus depends on the variation of the depth of the rhizomes]. Zbirnyk naukovyx pracz instytutu bioenergetychnyx kultur [Collection of scientific works of the Institute of bioenergetic crops], no.12, 55 p.

21. Kvak, V.M. Vplyv strokiv sadinnya ta glybyny zagortannya ryzom miskantusu na jogo polovu sxozhist [Influence of the planting dates and the depth of wrapping of the miskanthus rice on its field similarity]. Shugar beet, 2012, no. 6, pp. 15-17.

22. Kvak, V.M. (2012). Rist, rozvytok i produktyvnist miskantusu za riznyx norm dobryv [Growth, development and productivity of the miscanthus for different fertilizer standards]. Zbirnyk naukovyx pracz instytutu bioenergetychnyx kultur [Collection of scientific works of the Institute of bioenergetic crops], no. 14, pp. 548-551.

23. Zinchenko, O.V. (2013). Ocinka vplyvu regulyatoriv rostu roslyn na intensyvnist fotosyntezu, pryzhyvanist, morfologichni pokaznyky miskantusu guganteusu [Estimation of the influence of plant growth regulators on the intensity of photosynthesis, survival, and morphological parameters of the giantheus miskanthus]. Zbirnyk naukovyx pracz instytutu bioenergetychnyx kultur [Collection of scientific works of the Institute of bioenergy crops], Issue 19, no.19, 47 p.

24. Makux, Ya.P., Remenjuk, S.O. Efektyvnist diyi gerbicydiv [Effectiveness of herbicide action]. Karantyn i zaxyst roslyn [Quarantine and plant protection], 2016, no. 2-3, 24 p.

25. Fisher, R.A. Statistical methods for research workers. New Delhi: Cosmo Publications, 2006, 354 p.

26. Sajt kompanyy StatSoft, razrabotchy'ka programmy Statistica 6.0.[ Site of the company StatSoft, Statistica 6.0 Developer Program]. Retrieved from http://www. statsoft.ru/.

27. Kurylo, V.L., Ganzhenko, O.M, Gumentyk, M. Ya, Kvak, V.M, Zamojs'kyj, O.I, Z'kov, P. Yu. (2012). Meto- dychni rekomendaciyi z provedennya peredsadylnogo obrobitku gruntu i sadinnya ryzomiv miskantusu [Methodical recommendations for the pre-planting of soil cultivation and the gardening of the rhizomes of the miskanthus]. Kyiv, 21 p.

Размещено на Allbest.ru