Морфобиологическая оценка родительских пар сорго-суданковых гибридов при селекции на гетерозис

58

ЮЖНЫЙ ФИЛИАЛ НУБиП УКРАИНЫ

«КРЫМСКИЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет технологии производства, хранения и

переработки продукции растениеводства

Кафедра растениеводства, селекции, семеноводства, агроинформационных технологий и систем

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА

Морфобиологическая оценка родительских пар сорго-суданковых гибридов при селекции на гетерозис

Макаренко Алексей Викторович

Руководитель:

к. с. - х. наук, доцент Л.Л. Болдырева

Консультанты:

по экономической части

к. э. наук, доцент Е.А. Маслич

по охране труда

к. т. наук, доцент Г.Г. Клиценко

Симферополь 2010

Содержание

Введение

Обзор литературы

1. Ботаническая характеристика сорго-суданковых гибридов

1.1 Биологические особенности

1.2 Использование сорго-суданковых гибридов

1.3 Использование эффекта гетерозиса в селекции новых гибридов

2. Характеристика почвенно-климатических условий

2.1 Почвенный покров

2.2 Климат

2.3Метеорологические условия в годы проведения опытов

3. Условия и методика проведения опытов

3.1 Методика исследований

3.2 Условия проведения опытов

4. Результаты исследований

5. Экономическая эффективность получения зеленой массы от сорго-суданковых гибридов

6. Охрана труда

6.1 Социально экономическое значение охраны труда

6.2 Состояние и анализ охраны труда

6.3 Мероприятия по улучшению условий охраны труда и повышению безопасности на рабочем месте

6.4 Техника безопасности при посеве сорго-суданковых гибридов

Выводы и предложения

Список литературных источников

Приложения

Введение

На юге Украины одной из важных культур, способной обеспечить стабильное производство кормов является сорго.

Сорговые культуры, имея высокую жаровыносливость и засухоустойчивость и одновременно стабильность по продуктивности, в то же время хорошо реагируют на орошение от 1200 до 1800 ц/га, в богарных условиях от 250 до 600 ц/га. Это свойство необходимо использовать в условиях дефицита поливной воды, а также при планировании культуры на условно орошаемых землях - спутниках.

В засушливых районах, где другие кормовые культуры не дают удовлетворительного урожая из-за недостатка влаги и засоления почв, сорго-суданковые гибриды при надлежащей агротехнике могут обеспечить постоянные и высокие урожаи.

В хозяйстве суданская трава и сорго-суданковые гибриды позволяют увеличить период использования зеленого конвейера до 210 дней.

В настоящее время проводятся исследования по выявлению наиболее продуктивных сорго-суданковых гибридов в условиях нашей зоны, которые проявляют высокий эффект гетерозиса в сравнении с родительскими формами и стандартом. Таким образом, широкое распространение сорговых культур дает возможность улучшить кормопроизводство в хозяйствах Крыма, повысить урожайность и стабильность кормовых культур и существенно снизить себестоимость кормов.

Данная работа проводилась до 2008-2009гг. на кафедре растениеводства, селекции, семеноводства, агроинформационных технологий и систем Южного филиала НУБиП Украины «Крымский агротехнологический университет» в соответствии с тематическим планом университета по теме: 9.1.1. «Создать высокопродуктивные сорта и гибриды сорговых культур».

Полученные данные исследований легли в основу данной дипломной работы.

Обзор литературы

Сорго едва ли не самое ценное растение с точки зрения освоения засолённых почв. Зачастую сорго служит важной мелиорирующей культурой при посеве на солонцах и надёжным средством для борьбы со вторичным засолением. Так как в сорго-сеящих зонах около 40мил\га солонцовых и засолённых почв, освоение их сорговыми культурами является важной народнохозяйственной задачей.

Однако в настоящее время, несмотря на ценные биологические особенности, большие потенциальные возможности и перспективы в использовании, сорго и гибриды этой культуры пока занимают небольшие площади в производстве, главным образом, из-за недостаточно налаженного семеноводства, несовершенства технологии возделывания, сушки и хранения семян, малого выбора раннеспелых сортов. Поэтому важным условием расширения посевных площадей, повышения урожайности сорго и улучшения его качества является выведение высокопродуктивных гибридов, приспособленных к возделыванию в конкретных условиях. [1].

1. Ботаническая характеристика сорго-суданковых гибридов

Корневая система у сорго-суданковых гибридов мочковатая, свойственная всем мятликовым растениям. Прорастают сорго-суданковые гибриды одним корешком, который в первое время, до образования 3-4 листа, интенсивно ветвится, образуя множество боковых корешков, покрытых волосками, и до появления вторичных корней служит основным органом почвенного питания растений. Через 4-8 дней после появления всходов четко обозначается узел кущения. Из узла кущения развиваются мощные пучки придаточных корней, которые расходятся в разные стороны на 60-130 см, проникая в глубину на 250-300 см. Корневая система сорго-суданковых гибридов хорошо развита. Она располагается в почве в два яруса. Первый ярус охватывает толщу почвы до 75 см. В этом слое почвы располагаются: эпикотильные, узловые корни, уходящие в сторону от растения под углом 35-55? и воздушные корни. Второй ярус корней охватывает толщу почвы от 75 см и глубже. В нем располагаются зародышевый и узловые корни, уходящие вертикально вниз. Рост корней у сорго-суданковых гибридов протекает неравномерно У всех типов корней отмечается интенсивное нарастание массы в первый период вегетации. Надземная часть растения в это время растет медленно. Только после образования мощной корневой системы начинается интенсивное развитие надземной части растения. В результате разветвленности и глубины проникновения корневая система способна использовать влагу и питательные вещества из глубоких горизонтов почвы. Таким образом, эта способность корневой системы дает возможность получать хорошие урожаи при самых сильных засухах. [2].

Стебли сорго-суданковых гибридов прямостоячие, бледно-зеленые, гладкие, тонкие, у некоторых сорго-суданковых гибридов заполнены сочной сердцевиной с различной степенью сахаристости (6-15%) и разделены на междоузлия, число которых зависит от вида культуры и его сорта.Число междоузлий на главном стебле генотипически обусловлено и является устойчивым признаком. Раннеспелые сортообразцы имеют наименьшее количество междоузлий - 7-10, среднеспелые 11-15 и позднеспелые 16-25, длина которых от 0,5-2 см в нижней части, до 40 см и более в верхней части стебля в зависимости от вида и сорта. В междоузлии имеется продолговатое желеобразное углубление со стороны выхода пластинки листа, от стебля, прикрываемое влагалищем листа. В углублении формируются и выходят из раструба листа боковые ветви. От нижнего узла (узел кущения) отходят вторичные корни, от второго и третьего узлов стебля отходят воздушные корни. Сорго-суданковые гибриды обладают высокой кустистостью - от 1 до 30 стеблей. Высота растений в зависимости от проявления гетерозиса и условий возделывания климатических условий достигает 2-3 метров и более. [3].

Лист ланцетовидной формы состоит из влагалища и листовой пластины. Влагалищная часть листа плотно охватывает часть или все междоузлие, а у низкорослых сортов даже другие междоузлия, защищая стебель от неблагоприятных условий, и придает ему прочность. Листья расположены поочередно с двух сторон. Количество их зависит, главным образом, от сорта и от условий выращивания. Так, у раннеспелых сортов 7-10 листьев, среднеспелых 11-16, позднеспелых 16-25 и больше. Листья не имеют ушек, язычок маленький, листовая пластинка сидячая, широколанцетная, гладкая, длинная (40-80 см), широкая (5-14 см) с цельными острыми краями. Жилкование листа продольное. Центральная жилка делит пластинку листа на две равные части: с нижней стороны она утолщенная, в верхней - слегка вогнутая. Средняя часть пластинки листа растет более медленно, чем края, поэтому лист имеет волнистую поверхность, большую упругость и сопротивляемость ветру. Лист - наиболее важный орган, в котором происходят главные жизненные процессы растений, а именно: фотосинтез, дыхание, транспирация. Средняя площадь листовой поверхности одного растения равна 290 см с колебаниями от 200 до 390 см. Внешняя сторона листа покрыта кожицей, клетки которой лежат почти параллельными рядами длиной в 4-5 раз больше ширины. Покровные ткани листьев сорго-суданковых гибридов имеют четко выраженную ксероморфную структуру. Листья сорго-суданковых гибридов в очень жаркие дни покрываются налетом, что предохраняет от излишнего испарения. Листья являются наиболее ценной частью растений при использовании сорго-суданковых гибридов на зеленый корм, поэтому сорта, у которых много листьев более ценны в кормовом отношении. [4].

Соцветие у сорго-суданковых гибридов - метелка, имеющая множество форм: цилиндрическая, овальная, округлая, яйцевидная, веретеновидная, пирамидальная и др. А также по плотности: рыхлая, развесистая, сжатая, комовая и окраске: белая, черная, коричневая, оранжевая и др. Длина метелок колеблется от 15 до 70 см. Главная ось метелки может быть длинная (стержневая) или укороченная (бесстержневая). Указанные параметры являются важными морфологическими признаками при определении групп, видов и сортов. Каждая ветвь метелки, отходящая от главной оси, несет ветви второго, третьего, четвертого и т.д. порядков. Ветви по длине бывают разные, аталже имеют разнообразную форму и плотность, свойственную тому или иному сорту и виду. Веточки последнего порядка на концах несут колоски, которые к метелке располагаются с боков попарно. Один - сидячий, обоеполый, плодущий, другой - мужской (бесплодный) на короткой ножке. Каждый плодущий колосок имеет две колосковые выпуклые, блестящие чешуи, которые охватывают как плодущий, так и бесплодный колоски. Обоеполый цветок имеет две цветочные тонкие, прозрачные чешуи (нижняя может быть с остью или без ости), три тычиночных нити с прикрепленными пыльниками и пестик, состоящий из верхней одногнездной завязи и двух хорошо развитых рылец.

Образование соцветий у сорго-суданковых гибридов зависит от скороспелости сорта: у раннеспелых через 45-55 дней, у среднеспелых - 60-65 дней, у позднеспелых - 75-100 дней после всходов и от условий выращивания. В жаркую сухую погоду метелки появляются раньше, чем в прохладную и влажную. Цветение метелки начинается на 2-6 день после выметывания с верхней части метелки, постепенно перемещаясь книзу. Цветковые чешуи раскрываются, тычинки и перистые рыльца высовываются одновременно наружу. Пыльники по мере созревания меняют окраску от светло-желтой до коричневой. После созревания они лопаются и высвобождают облако легкой пыльцы, которая с помощью ветра переносится на рыльца цветков других растений порой на значительные расстояния. Таким образом, сорго-суданковые гибриды являются факультативными перекрестноопыляющимися растениями. Растения выделяют очень большое количество пыльцы, на отдельных метелках может развиваться до 100 млн. пыльцевых зерен. Установлено, что данные растения переопыляются в основном в пределах своего сорта по принципу избирательности в оплодотворении. Возможно опыление в пределах одного растения, т.е. самоопыление. Но это происходит в основном в силу необходимости. Однако на практике это имеет очень большое значение в сильно засушливых районах страны, где в жаркую сухую погоду пыльца погибает в воздухе, и перекрестного опыления цветков не происходит, но на урожайность это не влияет.

Раскрываются цветки в утренние часы по типу «взрыва», а именно, за 5-10 минут почти одновременно открывается большое количество цветков. Следующий «взрыв» наступает ровно через сутки. После 11-12 часов цветение почти прекращается. Наибольшее количество распустившихся цветков приходится на 3-4 день. Продолжительность цветения - 6-10 дней в зависимости от температуры воздуха: чем выше температура, тем быстрее проходит цветение на метелке. После оплодотворения завязь, разрастаясь, заполняет всю полость, образованную цветковыми и колосковыми чешуями, тем самым формируется плод - зерновка. В зависимости от сорта цветковые и колосковые чешуи либо плотно охватывают зерно, либо нет.

Зерновка по анатомическому строению существенно не отличается от строения зерен других злаков. Сверху оно покрыто наружной оболочкой, образовавшейся из стенки завязи, под которой залегает внутренняя оболочка, образовавшаяся из стенок яйцеклетки. Под внутренней оболочкой находится стекловидный роговой, богатый белком алейроновый слой. Основная часть зерновки заполнена мучнистым белым эндоспермом, преимущественно зернами крахмала, являющимися запасными питательными веществами. В нижней части зерновки, обращенной к веточкам метелки, в затемненном углублении располагается широкий и длинный зародыш со стебельком и зародышевым корешком. Зародыш от эндосперма отделяется щитком.

Количество зерна, окраска, его форма, величина очень разнообразны и зависят от сорта, гибрида и условий выращивания Количество зерен на одной метелке колеблется от 1800 - 2190 у сортов, до 3000-5600 у гибридов. Значительное количества зерна с одной метелки у гибридов - это проявление высокой степени гетерозиса.

Зерно бывает по форме: овальное, яйцевидное, бочковидное, округлое, удлиненное и др.; по величине: крупное (вес 1000 зерен - 30г), среднее (вес 1000 зерен - 25г), мелкое (вес 1000 зерен - 20г); по окраске оболочки: белое, оранжевое, коричневое, бурое, кремовое и др.; по наличию пленок: пленчатое и голозерное. [1].

1.1 Биологические особенности

Отношение к теплу и свету. Сорго-суданковый гибрид обладает отличной засухоустойчевостью, поэтому легко приспосабливается к почвенно-климатическим условиям выращивания. Благодаря этому он имеет широкий ареал распространения - от тропических, пустынных и полупустынных климатических зон до умеренных и увлажненных широт. Это растение по своим биологическим особенностям и хозяйственно-ценным признакам является уникальным. Оно без вреда для себя может переносить очень высокие температуры. Клетки листьев не страдают от сильного солнечного перегрева (восковой налёт) и не расходуют лишнюю влагу усиленным испарением на свое охлаждение (что происходит у большинства растений).

Сорго по порисхождению южное растение, поэтому оно теплолюбивое. Семена его начинают прорастать при температуре +8-10? С, но оптимальной температурой для прорастания семян, роста и развития растений считают +25-30? С. В период от всходов до кущения, когда еще не сформировалась мощная корневая система, высокие температуры действуют на сорго-суданковые гибриды угнетающе. Во второй половине вегетационного периода высокие температуры они переносят безболезненно. Сорго-суданковые гибриды чувствительны к пониженным температурам и заморозкам, особенно в фазе цветения, когда уже при -1? С наступает гибель растений. Всходы погибают при температуре -2-3? С. Поэтому сорго-суданковые гибриды относят к поздним яровым культурам и высевают, когда среднесуточная температура почвы на глубине 10 см достигает +14-16? С Посев в непрогретую почву (7-8?С) приводит к тому, что семена плесневеют, долго не прорастают, всходы бывают изреженными, а посев зарастает сорняками, что затрудняет и удорожает уход за всходами и значительно снижает урожай. Об этом говорят исследования, проведенные на Генической опытной станции [5].

Растения этой культуры медленно растут в начале вегетации,но компенсируют недостаток интенсиврым ростом после фазы кущения. При благоприятных условиях всходы появляются через 6-8 дней. Однако при пониженных температурах, почвенной корке, глубокой заделке семян всходы появляются на 10-15 день, а при ранних сроках сева на 20-30 день (6). Сумма активных температур для сорго-суданковых гибридов зависит в основном от условий выращивания и составляет 2000-3800 градусов. Наибольшая потребность в тепле у сорго наблюдается в период всходы-выметывание (1400-2100о), наименьшая в период посев-всходы (243-297о). Сорго типичное растение короткого дня. При коротком 9 - 10 часовом дневном освещении у него настолько быстро происходят жизненные процессы развития, что даже у позднеспелых форм резко сокращается вегетационный период, ускоряется выбрасывание метелки, цветение и созревание в ней зерна. При естественном 16-17 часовом дневном освещении позднеспелые формы могут вообще не выбросить метелки, а среднепоздние удлиняют вегетационный период.[7].

Отношение к влаге. Сорго-суданковые гибриды легче, чем другие культурные растения переносят воздушную и почвенную засухи, суховеи и высокие температуры. В процессе эволюции это растение выработало большую приспособляемость к недостатку влаги и экономному ее расходованию. По степени засухоустойчивости и жаростойкости оно относится к числу уникальных растений.

Транспирационный коэффициент у сорго-суданковых гибридов составляет 300. Для сравнения: у суданской травы - 340, кукурузы - 338, пшеницы - 515, ячменя - 534, овса - 600, гороха - 730, подсолнечника -895. Количество воды, необходимой для набухания семян сорго-суданковых гибридов, составляет 35% от веса семени, тогда как для кукурузы требуется 40%, для пшеницы - 60%. Если в почве сохранилось хоть немного влаги, то сорго-суданковые гибриды продолжают расти, несмотря на сильную жару и сухость воздуха [8].

Отношение к почвам и засолению. Сорго-суданковые гибриды способны выдерживать повышенную концентрацию солей в почве. Именно поэтому они являются ценными растениями при освоении засоленных земель. Сорговые культуры выносят из почвы 31-75 т/га солей, в том числе вредных, таких, как хлориды и сульфаты. Сорго-суданковые гибриды не предъявляют особых требований к почвам. Обладая мощной корневой системой, они могут давать хорошие урожаи на почвах, не пригодных для других злаков. Это позволяет использовать их в качестве первой культуры при освоении эродированных земель. [9].

Отношение к минеральному питанию. Для раскрытия высоких потенциальных возможностей ССГ необходим комплекс мероприятий, в том числе и внесение сравнительно высоких доз NPK.

Биологической особенностью сорго как кормовой культуры является способность его после скашивания быстро отрастать и вегетировать, вплоть до поздней осени, давая до трёх укосов зелёной массы.Хорошо усваивая осадки на протяжении всего вегетацеонного периода. Отрастание отавы происходит за счет развития почек, находящихся в узлах кущения и в листовых пазухах нижних стеблевых узлов, где сосредоточено наибольшее количество запасных питательных веществ.

1.2 Использование сорго-суданковых гибридов

Благодаря высокой урожайности и пластичности сорго-суданковые гибриды имеют важное хозяйственное значение в укреплении кормовой базы хозяйств всех видов собственности. Зеленая масса используется на зеленый корм, сено, сенаж, силос. Сорго-суданковые гибриды обладают интенсивным ростом, среднесуточный прирост взависимости от фазы развития.

Из зеленой массы сорго-суданковых гибридов получают питательный корм,так в 1 центнере зеленой массы содержится 0,23 кормовых единиц, до 44,4% клетчатки, 27,3% БЭВ, до 16-18% протеина, при этом в 1к.ед. содержится 100г переваримого протеина [10].

Выращивание сорго-суданковых гибридов является одним из экономически выгодных направлений. Так как растение способно хорошо отрастать после скашивания, что дает возможность получать на богаре 2-3, а на орошении - до 4 укосов зеленой массы, с урожайностью 400-500 ц/га, 1000 ц/га и более. В южных районах страны, где в летне-осенний период часто ощущается недостаток зеленых кормов, использование сорго-суданковых гибридов позволяет до конца октября скармливать животным зеленую массу. [11].

Сорго резко увеличивает продуктивность в условиях орошения, несмотря на высокую засухоустойчивость. Способность быстро отрастать после укосов, при возделывании делает их интенсивной культурой для орошаемого земледелия. При возделывании сорго на орошение необходимо помнить, что это теплолюбивая культура. Поэтому, спешить с посевом, когда температура еще неустойчива и может периодически опускаться ниже вышеуказанных пределов, может привести к гибели семян и изреженности стеблестоя. По отношению к влаге критический период - фаза начало выметывания, в это время растениям наиболее необходим полив.[12].

Уборку сорго-суданковых гибридов на зеленый корм производят в зависимости от спелости, через 45 - 50 дней после всходов, т.е. за 10 - 12 дней до выбрасывания метелки. При этом высокий урожай сочетается с повышенным содержанием протеина (до 16 - 18%), каротина, низким содержанием клетчатки, высокой переваримостью. Второй укос проводят через 30 дней после первого, а третий укос - через 40 дней после второго. Восновном отрастания отавы зависит от высоты среза в первый укос. После первого укоса большая часть побегов появляется из почек узла кущения (92 - 98%), и только 2 - 8% приходится на побеги, отрастающие из пазухи нижнего междоузлия. При одноукосном использовании как и для всех сорговых культур, укос следует проводить на низком срезе, так как при этом получается наибольший выход зеленой массы с единицы площади. А при многоукосном использовании скашивание проводят на высоком срезе (10-12 см). При этом лучше отрастает отава, и повышается общий урожай зеленой массы с единицы площади.[13].

При повторном посеве сорго-суданковые гибриды содержат протеина на 42,7%, жира на 13,1% и золы на 24,4% больше, чем при весеннем посеве.

Возделывание сорго-суданковых гибридов на зеленый корм количество растений на единице площади формируется значительно больше, чем при выращивании на зерно и силос. В этом случае размещать сорго-суданковые гибриды в севообороте следует в последнем поле перед паром. Так как культура использует из почвы значительное количество воды и питательных веществ [11].

Подбор предшественников имеет важное значение в системе агротехники возделывания сорго-суданковых гибридов, т.к. на их основе определяется степень плодородия почвы, водный и пищевой запас.[10].

Сорго-суданковые гибриды можно высевать после любых культур полевого севооборота, но на полях, чистых от сорняков. Предшественниками для них являются культуры, после которых поля незасоренны и с большим запасом неиспользованной влаги. Это раносозревающие культуры. После их уборки путем обработки почвы можно избавиться от сорняков и накопить влагу. Для сорго-суданковых гибридов лучшими предшественниками являются озимые, а также яровые колосовые. Рассматривая место сорго-суданковых гибридов в севообороте, необходимо исходить из того, что зерновые гибриды имеют сходство с кукурузой, поэтому они должны занять место наряду с ней в полевом севообороте. При орошении возможно размещение полей после корнеплодов, кукурузы на зерно, бахчевых. Не следует высевать сорго-суданковые гибриды после подсолнечника. Также возможно бессменное выращивание сорго-суданковых гибридов. При изучении предшественников под сорго-суданковые гибриды необходимо исходить из того, что они в значительной степени характеризуются способностью оставлять после себя в почве определенное количество питательных веществ. По-разному предшественники влияют на рост сорго-суданковых гибридов, развитие листовой поверхности, кустистость, а, следовательно, на урожай. В условиях степной части Украины наиболее высокие урожаи зерна, зеленой и абсолютно сухой массы сорго-суданковых гибридов получены после гороха, ячменя и озимой пшеницы; меньше после подсолнечника, кормовой свеклы. Наибольшее содержание азота, фосфора и калия к периоду сева сорго-суданковых гибридов накапливается после гороха (соответственно 14,2, 123,5, 111,5 мг на 1 кг абсолютно сухой почвы) и озимой пшеницы (соответственно 14,8, 127,9 и 96,9 мг). При высокой культуре земледелия, сорго-суданковые гибриды как предшественник не уступает такой широко распространенной культуре, как кукуруза. Если сорго выращивать в системе зеленого конвейера и использовать на протяжении всего летнего периода, то в данном случае целесообразно пустить поле после пара. [14].

Началом порведения основной обработки почвы является глубокая зяблевая вспашка. В большинстве районов АР Крым в связи с поверхностным залеганием каменистых почв и небольшим пахотным горизонтом хорошие урожаи дают сорго-суданковые гибриды при вспашке на глубину 22-25 см. Это способствует накоплению влаги в почве и хорошему развитию корневой системы у растений.[12].

Основным критерием качества основной обработки почвы осенью является хорошая разделка почвы, выравненность поверхности поля и полная заделка пожнивных остатков. Это необходимо для того, чтобы накопить и сохранить в почве влагу, уничтожить взошедшие сорняки и падалицу предшествующей культуры, сократить количество весенних допосевных обработок почвы.

Посев сорго-суданковых гибридов складывается из систем обработок почвы лущения на глубину 6-8 см осенью. Затем, по мере появления сорняков, поле обрабатывают культиваторами или дисковыми боронами на 8-10 см. Весенняя обработка почвы заключается в выравнивании поверхности поля тяжелыми боронами и предпосевной культивацией на 5-6 см за сутки или в день сева сорго-суданковых гибридов. В случае сильной засоренности или необходимости внесения удобрений после ранневесеннего боронования проводят культивацию на 8-10 см.

На истащённых почвах, обязательным приёмом является внесение минеральных удобрений в дозах 30 кг Р2О5 и 40 кг N на гектар. На орошении, доза минеральных удобрений увеличивается в 1,5-2 раза. Фосфорные удобрения следует вносить под вспашку, азот - под предпосевную культивацию [15].

Сроки сева сорговых культур сильно влияют на урожай зеленой массы и на поступление зеленой массы в течение вегетационного периода. Оптимальными сроками посева сорго-суданковых гибридов в Крыму принято считать последнюю декаду апреля - первую пятидневку мая. При севе позже этого срока всходы появляются недружные, изреженные и сильно угнетаются сорняками.

Сорго-суданковые гибриды можно возделывать как сплошным, так и широкорядным способами. В засушливых зонах целесообразно применять широкорядный посев с шириной междурядий 45-70 см. Наиболее распространенным способом посева является широкорядный, пунктирный с междурядьями 70 см. Более высокие урожаи получают при ширине междурядий 60 см, особенно 45 см. Уменьшение ширины междурядий с 70 до 45 см при одинаковой густоте стояния растений изменяет форму площади питания. В посевах с междурядьями 45 см можно более равномерно распределить растения в рядах. Оптимальная густота стояния сорго-суданковых гибридов 250-300 тыс. растений на гектар при посеве широкорядным способом (45-70 см). При такой густоте, после скашивания создаются наиболее благоприятные условия для образования продуктивных побегов и интенсивного отрастания отавы [16].

На продуктивность в значительной степени влияют способы сева и нормы высева семян.

Наиболее эффективным способом посева, который обеспечивает нормальный урожай зелёной массы и сена, является пунктирный, с шириной междурядий 70 см и нормой высева 8 - 10 кг/га. По сравнению с сплошным способом пунктирный по всем гибридам и суданской траве обеспечил урожай зелёной массы больше на 100, а сена на 20 ц/га. Преимущество пунктирного способа посева заключается в том, что при более равномерном размещении растений создаются благоприятные условия для успешного образования продуктивных побегов, что позволяет проводить механизированный уход как до первого укоса, так и после каждого укоса.

Уменьшение ширины междурядий приводило к снижению коэффициента кустистости, уменьшению диаметра стеблей и площади листовой поверхности. В зелёном конвейере хозяйств Юга Украины сорго-суданковые гибриды, в основном, высеваются пунктирным, широкорядным способом с междурядьями 70 см и густотой стояния растений 250 - 300 тысяч растений на 1 га. Для посева используется гибрид Сочностебельный 3 и возделывается как в чистом посеве, так и в смеси с кукурузой или амарантом. Данные опытов проблемной НИ лаборатории сорго Крымского СХИ показали, что при совместном посеве ССГ с амарантом на богаре можно получить за два укоса 350 - 400 ц/га зелёной массы, которая сбалансирована по сахару и протеину [1].

Для получения лучших всходов, необходимо строго соблюдать глубину заделки семян при посеве. Оптимальная глубина заделки семян на средних по гранулометрическому составу почвах при нормальной влажности - 4 см, а при подсыхании верхнего слоя почвы - до 7 см. Для получения дружных всходов посевы необходимо обязательно прикатать. При использовании сорго-суданковых гибридов на зеленый корм необходимо учитывать, что в стеблях и листьях образуется в небольших количествах синильная кислота, поэтому для использования на зеленый корм необходимо отбирать гибриды, имеющие низкие показатели содержания синильной кислоты для предотврощения гибели животных..

В практике сложилось мнение, что в отаве содержится больше синильной кислоты, чем в растениях первого укоса. Но ее накопление в отаве происходит в таких же количествах, как и у растений первого укоса. Однако в засушливые годы отаву рекомендуется скармливать животным после провяливания или использовать на силос, т.к. содержание синильной кислоты увеличивается. Азотные удобрения повышают содержание синильной кислоты на 5-17 мг, а фосфорные снижают на 1-2 мг на 100г абсолютно сухого вещества [2].

1.3 Использование эффекта гетерозиса в селекции новых гибридов

Явление гетерозиса, то есть мощного развития гибрида первого поколения по сравнению с родителями, впервые было открыто профессором ботаники Петербургской академии наук И. Кельрейтером (1940). В 1760 году он получил гибрид между двумя видами табака, где махорка была опылена перуанским табаком. Гибридные растения имели больший, чем оба родителя размер, обладали более интенсивным ростом, раньше и обильнее зацветали. Была отмечена повышенная жизнеспособность и продуктивности гибридного организма. Однако эти важные работы в тот период не получили своего развития и только спустя 117 лет Ч.Дарвин в 1877 году обнаружил, что растения кукурузы, полученные путём скрещивания, проявляли гибридную силу, оказались более высокорослыми, чем контрольные растения, полученные путём самоопыления. Он показал, что причина более мощного развития гибридных растений заключается в соединении качественно-различных половых клеток, которыми обладали сами отцовские особи (Ч.Дарвин, 1939).

Термин «гетерозис» был предложен Дж. Шеллом в 1914 году. Под гетерозисом он понимал увеличение жизненной силы, размера, плодовитости, быстроты развития, устойчивости к болезням и повреждения насекомыми или к различным неблагоприятным климатическим условиям. Этими качествами обладают гибридные формы растений, которые возникают как специфический результат разнокачественности, соединяющихся родительских гамет (Дж. Шелл,1908,1910, 1955).

Гетерозис - увеличение мощности и лучшее развитие других признаков у гибридов по сравнению с родительскими формами. В природе гетерозис свойственен всем организмам. Он непосредственно связан с возникновением и совершенствованием в процессе эволюции перекрестного оплодотворения. Гетерозис представляет собой биологическое явление, выражающееся в превосходстве гибрида над родительскими формами. Он проявляется по самым разным признакам и свойствам гибридного организма, в большинстве случаев, довольно интенсивно, и зависит, в основном, от фенотипически выровненных пар, подбора их при скрещивании, генетической разнокачественности, эколого-географического происхождения и пр.

Истинный гетерозис - превосходство гибрида по какому-либо признаку и свойством над лучшим родителем.

Гипотетический - превышение урожайности или другого признака над средним значением обоих родителей.

Трансгетерозис (конкурсный) - превышение гибрида по урожайности или какому-либо признаку над гибридом, включенным в Реестр сортов растений Украины, принятый за национальный стандарт.

По проявлению морфо-биологических признаков и свойств - гетерозис бывает репродуктивный, соматический и адаптивный (приспособительный).

Репродуктивный гетерозис выражается в лучшем развитии генеративных органов растений (повышенная фертильность, больший урожай семян, плодов, клубней, повышенная пыльцеобразовательная способность и др.).

При соматическом гетерозисе - у гибридов проявляется более мощное развитие вегетативных органов.

Адаптивный гетерозис выражается в повышении приспособляемости гибридных организмов к изменяющимся условиям внешней среды и их высокой конкурентоспособности в борьбе за существование.

Прибавка урожая за счет гетерозиса по всем сельскохозяйственным культурам составляет 15-20%. В первом поколении гетерозис проявляется чрезвычайно сильно. Однако не все гибриды проявляют его в одинаковой степени. При выведении высокогетерозисных гибридов основную роль играет подбор родительских пар, характеризующихся высокой комбинационной способностью. Комбинационная способность - способность линии при скрещивании давать высокогетерозисное потомство, она служит основным критерием для оценки той или иной самоопыленной линии. Комбинационная способность селектируемых линий нельзя оценить в самих растениях визуально, с помощью приборов или посредством каких-либо химических реакций. Для получения необходимых данных о комбинационной ценности существует пока один надежный путь - скрещивание с последующим испытанием гибридного потомства на продуктивность. Но комбинационная способность может проявляться и по другим признакам: облиственности, высоте растений, скороспелости. Комбинационная способность подразделяется на две категории - общую и специфическую.[17].

Общая комбинационная способность (ОКС) линии - это способность давать гетерозисные гибриды при скрещивании с разными генотипами, как бы независимо от их наследственных достоинств. Это средняя величина гетерозиса, наблюдающаяся по всем гибридным комбинациям. Согласно А.Г. Ишину (1976г.) общая комбинационная способность проявляется в средней арифметической урожайности возможно большего количества гибридов, полученных от скрещивания исходного образца с различными тестерами- анализаторами.

Специфическая комбинационная способность (СКС) выражается отклонением от этой средней величины у той или иной комбинации. Она показывает способность линии или сорта проявлять гетерозис в конкретных комбинациях.

Необходимость и целесообразность такого разделения в понимании комбинационной способности была обоснована теоретически и доказана экспериментальным путем коллективом авторов. Эти же авторы разработали математические методы определения общей и специфической комбинационной способности (ОКС и СКС). Это является основой для получения высокогетерозисных гибридов.

Работы по гибридизации сорго начались в 1920 году в США. Гибриды первого поколения отличались быстрым ростом и высокой продуктивностью. Более широко начал проводить изучение гибридной силы у сорго А.В. Conner, R.E. Karper. Их гибриды, полученные от скрещивания сортов майло и фетерита, в первом поколении были в среднем на 66%, а во втором - на 40% выше своего более высокоурожайного родителя. Гетерозис проявлялся и по другим морфобиологическим признакам. R.E. Karper и J.R. Quinby, сравнивая по высоте растений, полученные ими гибриды сорго между группами Maйлo, Фетерита, Хигери и Гаоляном, сделали вывод, что гетерозис в первом поколении обусловлен взаимодействием рецессивных и доминантных признаков. Они же впервые ввели термин “комбинационная способность”, понимая под этим способность образцов скрещенных между собой проявлять в потомстве сильный гетерозис на продуктивность.

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 почвенно-климатических условий

2.1 Почвенный покров

Опытное поле Крымского агротехнологического университета, где провоодились опыты расположено в зоне предгорных степей. Почвы этой зоны были изучены Н.Н. Клепининым (1935); П.Г. Гусевым (1966), В.Н. Ивановым (1966) и И.Я Половицким (1979) и выделены в тип - чернозем южный, карбонатный, малогумусный, среднемощный, местами щебенчато-хрещеватый на красно-бурых плиоценовых глинах. Почвенный разрез данного типа почв характеризуется следующими показателями:

- горизонт А1 (0-24 см). Темно-серый с буроватым оттенком, вверху - рыхлый, к низу - плотнее. Структура комковато-пористая с примесью пыли;

- горизонт А2 (24-34 см). Окраска несколько темнее, плотность значительно выше. Структура хорошо выравненная, комковато-зернистая;

- горизонт В (34-94 см). Характерна серовато-бурая окраска с постепенным переходом в желто-бурую. Отмечается наличием псевдомицелия, уплотнен, часто со значительными включениями щебня. Структура комковато-ореховая;

- горизонт С (94-150 см). Характерна желто-бурая или палево-бурая окраска, глинистый с включением белоглазки. Структура комковато-призмовидная.

По механическому составу почвы следует отнести к пылевато-иловатым легким глинам, в которых содержание ила с глубиной уменьшается, а количество пылеватых частиц увеличивается. Однако, не смотря на более высокое содержание илистой фракции в слое почвы 0-20 см, количество структурных агрегатов здесь несколько меньше, чем в слое 20-40 см, где их содержание наибольшее и достигает 72%. Это может быть объяснено постоянным разрушением структуры верхнего слоя почвы сельскохозяйственными орудиями в момент обработки почвы.

Анализируя водно-физические свойства, необходимо отметить, что объемная масса почвы до глубины 60 см изменяется в оптимальных пределах. Постепенное увеличение объемной и удельной массы по профилю почвы объясняется снижением содержания органического вещества с глубиной и постепенной заменой его минеральной частью почвы, обладающей более высокими показателями плотности и удельной массы. Высокая скважность таких почв является важнейшим фактором высокой их влагоемкости. Поэтому зимние осадки накапливаются в почве преимущественно в корнеобитаемом слое. Однако, количество доступной влаги в почве не достаточно, вследствие высокого порога влажности завядания.

Содержание гумуса в верхних горизонтах колеблется от 2,7 до 2,9%. В метровом объёме запасы его составляют 200-230 т/га, из них в слое 0-20 - 25,7%, полуметровом - около 68%, в слое 50-100 см - до 32% [30, 64].

Содержание валового азота в верхнем гумусовом слое составляет 0,20-0,26%, в нижнем 0,085-0,097%. Запасы общего азота в слое 0-100см - свыше 22 т/га. Гидролизуемого азота в пахотном слое - 11 мг/100 г сухой почвы. Фосфора в пахотном слое содержится 0,098%, в подпахотном - снижается до 0,075%. Подвижного фосфора (Р2О5 по Мичигану) - 1,15 мг/100 г сухой почвы. Обеспеченность карбонатных почв доступными фосфатами при таком содержании для зерновых культур считается низкой. Поэтому отмечается высокая эффективность фосфорных удобрений. В то же время, отсутствует эффективность калийных удобрений, так как обеспеченность данных почв калием считается высокой. Содержание валового К - 1,18-1,22% и подвижного 27,8-33,5%. Почва вскипает с поверхности: с глубиной количество карбонатов резко возрастает, pH водной суспензии составляет 7,2-7,4.

Данные почвы по водно-физическим и агрохимическим свойствам вполне пригодны для возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе и такой культуры как сорго, и являются типичными для предгорных степей Крыма. Сорго на таких почвах при оптимальных метеорологических условиях всегда даёт сравнительно высокие и стабильные урожаи, что предопределяет его широкое возделывание в указанном регионе.

2.2 Климат

Среднегодовая температура воздуха +10,1?С. Сумма эффективных температур выше +10? составляет 3162?. Продолжительность безморозного периода - 182 дня. Среднемноголетняя норма осадков составляет 509 мм. Этого количества влаги недостаточно для нормального произрастания многих сельскохозяйственных культур. Дефицит влаги, в значительной мере, усиливается за счет неблагоприятного распределения осадков по периодам года и характера их выпадения. Так, летние осадки, выпадая в виде ливней на иссушенную продолжительным бездожьем почву, дает большой сток или испаряется из верхних ее слоев, не успевая просачиваться вглубь. Среднемесячная относительная влажность воздуха с апреля по октябрь составляет 55%, а в июле - сентябре - 45-47%. За эти три месяца набирается 23 дня, когда она опускается ниже 30%, а в отдельные засушливые дни - до 8-10%, что губительно влияет на вегетирующие растения (Агроклиматический справочник по Крымской области, 1960).

Весна отличается небольшим количеством осадков, которые выпадают преимущественно во второй ее половине. В среднем выпадает около 107 мм осадков. Однако, в отдельные годы сумма осадков за весну выпадает ниже. Значительная часть их может оказаться непродуктивной, вследствие ливневого характера их выпадения и высоких температур воздуха. В марте, и особенно в апреле, вероятны сильные северо-восточные ветры, которые вызывают пыльные бури. Температурный режим весной очень неустойчив. Возможны частые возвраты холодов; даже в начале мая возможны заморозки. Среднесуточная температура выше +10?С устанавливается с 19 апреля.

Лето очень жаркое. Среднесуточная температура в июле и августе превышает 20-21?С, а дневные достигают 34-40? С. В среднем за лето выпадает 166 мм осадков, преимущественно в виде ливней. При таком характере осадков почвенные запасы влаги пополняются слабо. Ежегодно отмечаются суховеи.

В таких условиях влага является основным лимитирующим фактором, сдерживающим рост урожая сельскохозяйственных культур

2.3 Метеорологические условия в годы проведения опытов

2008 год. Агрометеорологические условия за период вегетации сорго-суданковых гибридов в отчетном году были разнообразными. Первая декада апреля была прохладной, температура составила 5-10оС. Минусовые температуры не наблюдались. До конца декады воздух прогрелся до 10оС. Осадки за этот период составили 22,5 мм, и они выпали за два дня. Во второй декаде температура воздуха повысилась по сравнению с первой на 8о, что составило 14,5оС, осадков не было. В третьей декаде наблюдалась в первые дни высокая температура воздуха. В дневные время она составляла 24-25о, а с 24-25 апреля началось ее снижение, осадков практически не наблюдалось (4,5 мм). В целом за месяц осадков выпало меньше средней многолетней нормы на 7,0 мм, а температура воздуха при этом была выше среднемноголетней на 1,7о (табл. 3.1). Посев сорго-суданковых гибридов начали проводить с 24-25 апреля. В этот период в почве находилось достаточное количество влаги, и сама почва на глубине 10 см прогревалась до 14-16о.

Первая декада мая была влажной и сравнительно прохладной. Среднесуточные температуры были на уровне третьей декады апреля. Осадков выпало всего 21,0 мм. Во второй декаде мая сохранилась прохладная погода, осадки составили 17 мм, температура почвы на глубине 10 см была как в первой, так и во второй декаде 15-16оС, что на 1 градус ниже многолетнего значения. В таких условиях было невозможно получить дружные всходы сорго-суданковых гибридов. Начало всходов у сорго-суданковых гибридов фиксировали от 5 до 22 мая. В третьей декаде также наблюдалась прохладная погода. На конец мая среднесуточная температура составила 15оС, осадков было достаточно - выпало 33,5 мм. В целом май отчетного года по температурному фактору был ниже многолетних значений на 1,7оС, а по осадкам, напротив, влажным, на 15,5 мм превысил среднюю многолетнюю норму.

В первой и второй декаде июня преобладала сухая погода за исключением небольших осадков в первой декаде - 8,7 мм. Температура воздуха варьировала от 15-17оС в начале первой декады до 20 в конце нее. Дневная температура на конец декады составляла 26-28оС. Со второй декады началось стойкое нарастание температур (22-25оС), почва на глубине 10 см прогревалась к 21-23оС, что выше многолетнего значения на 1-3о, а в отдельные дни она составляла 25-26оС, что неблагоприятно сказывалось на растениях. В третьей декаде июня наблюдалась такая же погода. Среднесуточная температура воздуха составила 22,2оС, осадков было 7,5 мм. В целом за месяц выпало 16,2 мм осадков, что составило 23,8% от средней многолетней нормы. Высокие дневные температуры до 30-34оС способствовали интенсивному прохождению фаз развития растений сорго-суданковых гибридов.

Таблица 2.2- Характеристика основных элементов погоды за вегетационный период сорговых культур, в 2008 г.

Анализируя погодные условия месяца, следует отметить, что в июне наблюдалась погода с необычным тепловым режимом. Среднемесячная температура воздуха была на 2,7оС выше многолетней при небольших осадках - 16,2 мм.

Июль характеризуется сухой и жаркой погодой. Осадки были незначительными: в первой декаде, выпало 8,8 мм, во второй - не было и в третьей - 12,0 мм. Всего за месяц выпало 20,8 мм, что на 42,2 мм или 66,7% меньше многолетнего значения. Температурный режим в июле был на 0,4о выше многолетней нормы, в отдельные дни максимальная температура днем поднималась до 30-35оС, а ночные температуры были 13-18оС. Сочетание недостка влаги и высоких дневных температур способствовали не лучшему росту и развитию сорго. На момент уборки второго укоса суданской травы и сорго-суданковых гибридов (конец июля), почва была полностью иссушена, что повлияло на урожайность зеленой массы. Цветение же сорговых культур проходило в таких условиях очень быстро и интенсивно и на 2-3 недели раньше обычного года, а у некоторых образцов, напротив - задержалось на 8-10 дней.

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 (8,5 мм в конце третьей десятидневки). Наблюдались дни, когда максимальная температура воздуха составляла 37-38оС. В этот период поверхность почвы днем нагревалась к 56-58оС, температура почвы на глубине 10 см снова приблизилась к неблагоприятным для растений значений - 24-26оС, что на 1-2оС превышала норму.

Во второй половине третьей декады температура стала падать, с 27 августа в среднем за сутки она составила 15-20оС. В целом, август характеризуется высоким тепловым режимом, на 1,7оС превысил среднее многолетнее значение. Сумма осадков за месяц была на 26,5 мм ниже средней многолетней, что составило 24,5% от нормы. На конец августа-начало сентября большинство образцов имело полную спелость зерна.

Сентябрь был теплым: среднесуточная температура в первую-вторую декаду держалась на уровне 18-20оС. Только на конец второй и в третью, температура стала немного ниже - 12-14оС. Основные дожди прошли во вторую декаду сентября - 31,5 мм, за месяц выпало 42,5 мм осадков, что превысило среднемноголетнее значение на 7,5 мм. Погодные условия сентября месяца способствовали хорошему накоплению силосной массы у сахарного сорго и дозреванию у него зерна.

В целом, агрометеорологические условия 2008 года, за период вегетации сорговых культур, можно характеризовать, как благоприятные в мае по влаге и неудовлетворительные по температурному фактору и экстремальными - в основной период вегетации сорго и сорго-суданковых гибридов: осадков за вегетационный период сорго и сорго-суданковых гибридов выпало всего 164 - на 112 мм или 59,4% от многолетней нормы. Сорго-суданковые гибриды в таких условиях сформировали достаточно невысокий урожай зеленой массы.

Таким образом, на основании приведенных данных, можно сделать вывод о том, что метеорологические условия в годы проведения исследований характеризовались благоприятными показателями относительно содержания влаги в почве в период сева сорго-суданковых гибридов, но также следует отметить, что в период вегетации данной культуры, климатические условия были неблагоприятными по количеству выпавших осадков и температуре. Что, в свою очередь, повлекло за собой средние показатели урожайности зеленой массы как у гибридов, так и у их родительских пар, в среднем за два года.

2009год. Агрометеорологічні умови за період вегетації сорго в звітному році були різноманітними. Перша декада квітня була порівняно теплою, середньодобова температура складала 6-12оС, а в окремі часи вона піднімалась до 18-20 оС. Опадів за цей період не спостерігалося. У другій декаді температура повітря знизилась в порівнянні з першою на 2-3о, і склала 8,2 оС, опадів не було. Початок третьої декади був холодним, 25 квітня мінімальна температура була 0 оС. З 27 квітня почалося підвищення температури до 10-11 оС в середньому за добу. Середньодекадна температура склала 6,8 оС, опадів не було У цілому за місяць температура повітря була нижчою на 0,9 оС середньобагаторічної і склала 8,3 оС, опади були відсутніми на протязі всього квітня,(табл. 3.1). Посів сорго в таких умовах проводити було недоречно. В цей період в верхньому шарі грунту не було вологи, і він на глибині 10 см ще не прогрівався до 14-16о.

Перша декада травня була вологою й порівняно теплою. Середньодобові температури склали 13,6 оС. Опадів випало 70,4 мм. Вдень грунт прогрівався до 40-50 оС. Амплітуда коливання денних і нічних температур на поверхні грунту була 44-58 одиниць. Температура його на глибині 10 см піднялась до норми 15 оС. Проводити посів сорго з-за великих опадів було неможливо. У другій декаді травня проходило наростання температур, на кінець декади вона складала 17 оС, а денні температури підіймалися до 25-25 оС. Опади склали 17 мм і температура ґрунту на глибині 10 см піднялася до 17 оС. В таких умовах було проведено посів сорго і одержані дружні сходи. Початок сходів фіксували з 22 травня. У третій декаді температура трохи знизилась і склала в середньому 14,6 оС, що на 1 градус нижче другої декади. Денна температура в окремі дні підіймалась до 26-28 оС, а нічна складала 8-14 оС. Опадів практично не було (5,6 мм). У цілому, травень звітного року, по температурному фактору був на рівні багаторічних значень, перевищення склало (0,3 оС), а по опадам, навпаки, вологим - на 52 мм перевищив середню багаторічну норму. За травень випало більше двох місячних норм опадів.