Магистерская работа по сельскохозяйственным растениям на тему ВКЛАД СОРТА В УРОЖАЙНОСТЬ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И ГОРОХА В КРАСНОЯРСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ

Введение
Развитие экономики страны во многом определяется производством зерновых сельскохозяйственных культур. Сегодня вопросы обеспечения населения продовольственными товарами приобретают особую значимость. Стратегические интересы России обусловлены использованием обширных и уникальных воспроизводимых ресурсов, позволяющих обеспечить не только продовольственную безопасность России, но и её активное участие в мировом рынке продовольствия. Особая роль в аграрном сегменте производства принадлежит зерновым и зернобобовым культурам. В структуре производства посевных площадей зерновые и зернобобовые культуры занимают первое место. В Красноярском крае посевные площади под пшеницу доходят до 60% от площадей под зерновые и зернобобовые культуры (Алхименко и др., 2021). Национальная безопасность страны напрямую зависит от продовольственной обеспеченности населения, в связи с чем основной задачей селекции яровой пшеницы, ярового ячменя и гороха является получение высоких стабильных урожаев.

1. Обзор литературы

1.1 Общая характеристика и значение яровых пшеницы и ячменя

Яровые культуры приспособлены к неблагоприятным погодным условиям, поэтому распространены в северных регионах, где многие озимые сельскохозяйственные растения не могут давать урожай. Для полноценного развития весной им нужно создать благоприятные условия с температурой не ниже +3°С. Урожайность яровых культур уступает озимым, однако они менее требовательны к составу почвы и способны плодоносить даже на бедной земле. Зерновые яровые культуры ценятся в пищевой промышленности больше чем озимые из-за лучших хлебопекарных качеств.
Пшеница (Triticum aestivum L.) делится на озимую и яровую, которые различаются по способу роста, который обусловлен откликом цветения на низкие температуры. Озимую пшеницу сеют поздней осенью, ее проростки подвергаются воздействию температуры от 3° до 8°C. Яровая пшеница не нуждается в воздействии низких температур, поэтому посев происходит весной. В зависимости от сорта, урожай собирают в середине-конце лета.
По данным Росстата (Росстат, 2023), в 2023 году общая площадь под зерновые и зернобобовые культуры достигла 48 035,0 тыс га, а за 5 лет площади возросли на 1 695,7 тыс га, что составляет прирост в 3.7%.
За январь-июнь 2021 года, объём экспорта пшеницы в Красноярском крае составил 119,1 тыс. тонн. Прогнозируется, что дальнейшему производство зерна яровой пшеницы поспособствует повышения урожайности, обусловленное внедрением интенсивных технологий возделывания культуры, ввод в производство новых, перспективных, эффективных и приспособленных к местным агроклиматическим условиям сортов, способных более эффективно использовать ресурсы и адаптироваться под суровые условия региона.
В 2023 году «Россельхозцентр» по Красноярскому краю проанализировал посевные качества 217, 1 тыс. т семян зерновых, 10,0 тыс. т зернобобовых культур. Семена всех сортов на 100% отвечают требованиям Государственного стандарта. Широкое распространение имеют яровые культуры. Из них на долю пшеницы приходится 64%. Всего в 2023 году было посеяно 43 сорта мягкой яровой пшеницы, 5 сорта твердой яровой пшеницы. В основном, возделываются сорта отечественной селекции. Под отечественные сорта отведено около 90% посевных площадей. Доля районированных сортов составила 87%, что крайне важно при возделывании сельскохозяйственных растений в суровых климатических условиях региона. Наиболее широко возделываются сорта Новосибирская 31, Новосибирская 41, Новосибирская 15 по 26, 15 и 13% соответственно.
Иная картина наблюдается по сортам ярового ячменя. Только 7 сортов из 18 возделываемых являются сортами отечественной селекции. Их площадь поставляет 85%. Наибольшее распространение получил сорт Биом новосибирской селекции, на долю которого приходится 61% от объема ярового ячменя. Еще 15% от были заняты сортом Ача. Доля семян районированных сортов – 85%.
Яровая пшеница, в первую очередь, используется для получения муки и хлебобулочных изделий. Зерно яровой пшеницы содержит 12-16% белка, 63-74% углеводов, 2,0-2,5% жира, 2-3% клетчатки, 10-14% воды и 1,5-2,0% золы, а также ферменты и витамины.
Яровой ячмень (Hоrdeum vulgare) занимает четвертое место среди зерновых культур по площадям возделывания в мире.
В России яровой ячмень известен как продовольственная и кормовая культура. Из зерна получают муку, ячневую, перловую крупу. Он обладает прекрасными кормовыми свойствами: белок – 12%, жир – 2,1%, белково-экстрактные компоненты - 64,4%. Белок в составе ячменя содержит белки-накопители проламина, и особенно необходим в питании при недостатке лизина. Известно, что внесение азот- содержащих удобрений приводит к увеличению сырого протеина в зерне ячменя.
Солома ячменя также пригодна для кормовых целей. Еще некоторые промышленности, которые используют яровой ячмень: спиртовая, кондитерская промышленности.
Всходы ячменя хорошо переносят заморозки до 100С. Среди зерновых культур ячмень обладает наиболее высокими адаптационными свойствами к засушливым регионам и к недостатку влаги в почве. Транспирационный коэффициент его составляет 350–450. Эта культура является довольно требовательной к почвенному плодородию и к кислотности почвы, необходимо выбирать почвы с нейтральной или слабокислой средой, в пределах 5,0-5,6 и выше. У яровой пшеницы и ярового ячменя существует ряд особенностей в фазах вегетационного периода. Особое значение в вегетационный период обоих культур играет период формирования колоса во время роста стебля, который определяет количество зерна в колосе яровой пшеницы и ячменя. В этот период некоторые из колосков, уже начавших развиваться, погибают. Именно фаза удлинения стебля определяет скорость роста урожайности, и в данный момент может произойти значительная гибель колосков из-за нехватки хлорофилла и азота. Однако количество зерен в колосках ячменя более стабильно у ячменя, чем у пшеницы. Окончательное количество колосьев определяется незадолго до фазы цветения.

1.2 Общая характеристика и значение посевного гороха

Горох (Pisum sativum L.) является ценной бобовой культурой. Благодаря высокому содержанию белка, витаминов, биологически активных веществ, он очень полезен для здоровья человека. Горох возделывают во всех странах мира и считают неотъемлемой частью рациона человека. Обычно горох классифицируется на два фенотипа: гладкий и морщинистый горох. Оболочка семян кремово-желтого, светло-зеленого, зеленого, темно-зеленого, коричневого или оранжево-коричневого цвета. Разница в окраске оболочки гороха обусловлена особенностями биосинтеза флавоноидов, на который оказывают влияние различные сорта и условия среды. Максимальное содержание флавоноидов наблюдается у гороха с темной окраской оболочек семян, а минимальное – у светлых.
В горохе находится много лизина, но мало аминокислот с тиолом, поэтому его рекомендуют употреблять в пищу совместно с зерновыми культурами для получения полного набора незаменимых аминокислот. Кроме того, в эпоху правильного питания становятся популярными проростки и микрозелень гороха. Проростки и микрозелень гороха могут стать альтернативой свежим овощам, когда наблюдается недостаток овощей в зимний период.
Горох особенно полезен для здоровья человека благодаря биологической активными веществами. Гликемический индекс (ГИ) гороха составляет менее 60, поэтому горох обладает со средним или низким ГИ, что позволяет рекомендовать горох для людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями, которые должны ограничивать продукты питания с высоким ГИ. Горох содержит большое количество пищевых волокон, которые оказывают положительное влияние на регулирование микробного состава кишечника.
Горох содержит кальций, железо и цинк. Кроме того, в нем содержится много полифенольных соединений, особенно флавоноидов, которые проявляют различную биологическую активность.
Таким образом, горох богат питательными веществами и биологически активными соединениями и обладает хорошим потенциалом для превращения в полезные продукты или функциональные пищевые продукты.
Основные полезные свойства гороха:
1. Большое содержание растительного белка, который полезен для роста и развития растительных тканей в организме;
2. Клетчатка, необходимая для правильного функционирования пищеварения;
3. Витамины (группа В, К, Mn), минералы;
4. Оказывает положительное влияние на сердце, благодаря содержанию фолиевой кислоты;
5. Обладает низким гликемическим индексом, что обусловливает егр ценность в питании людей с диабетом.
Селекция гороха в России. В России селекционная работа с горохом началась с трудов Д.Л. Рудзинского в 1907 год. За 15 лет селекционной работы он вывел 11 сортов гороха. Масштабная селекционная работа в России началась 1917 года. В 1919-1930 гг. селекцией гороха заинтересовались многие опытные станции, в частности Омская, которая сегодня - СибНИИСХоз. В те годы в Красноярском крае был районирован только один сорт сибирской селекции — Урожайный из Омской области. В 50-ые годы в Красноярском крае впервые стали возделывать сорт гороха иностранной селекции из Швеции - Торсдаг, который превосходил 19 районированных сортов в те годы по некоторым показателям. За 60 лет возделывания шведский сорт гороха занимал самые обширные площади в Сибири. Площадь посевных площадей под Торсдаг доходила до 90%. Лишь в 70-ые годы площадь под Торсдаг снизилась до 60% от посевных площадей под горох.
Работа по селекции и семеноводству гороха в Сибири была начата лишь в начале 30-х годов. Станция вывела новый сорт гороха – Тулунский гибрид, который позже стал возделываться в Иркутской области.
В период 60-70-х годов в Красноярском регионе в КНИИСХ была успешно начата селекция гороха, результатом которой стали новые сорта гороха, адаптированные под условия произрастания в данных климатических условиях.
В 80-е - 90-е годы в Красноярском крае были выведены и успешно районированы для возделывания три сорта гороха, в том числе Буратино, который был позже снят с производства. Сорт Буратино отличался отсутствием семеноводства. В 1987 году впервые со времени существования сортосмен по гороху был районирован сорт гороха Смарагд, который обладал новым типом формирования продуктивности с детерминантным стеблем.
Следующими успехами селекционеров стали два сорта гороха - Урожайный (п-1) и Штамбовый 2 (п-2). За два года сортоиспытания данные сорта показали высокие урожаи и другие качественные семенные показатели, и в 1939 году были успешно районированы для возделывания в Красноярском крае. В том же 1939 году работа по селекции гороха была начата на Нарымской государственной селекционной станции.
В 1940 г. посевная площадь под горохом в регионе достигал 6000 гектаров, а в 1965 году уже 117 тысяч гектаров. В 2001 году в Красноярском крае посевная площадь под горох - около 6000 гектаров.
Горох представляет собой культуру длинного дня. С увеличением светового периода у гороха цветение начинается раньше и интенсивнее, развитие ускоряется. У скороспелых сортов меньше требований к длине светового дня, чем у позднеспелых сортов.
По сравнению с зерновыми культурами в первый период у гороха наблюдается два этапа органогенеза (1 и 2), а во второй (зрелости) пять (от 3 до 8).

1.3 Роль сорта и элементов технологии в повышении урожайности зерновых культур и гороха

Успешное выращивание ярового ячменя зависит от многих факторов. Урожайность и ее стабильность, а также качество зерна имеют большое значение для производителей. Решающая роль отводится предыдущему урожаю и, кроме того, времени и способу его сбора, обработке почвы и методу, используемому для удаления органических веществ из предыдущего урожая. Эти факторы влияют на содержание питательных веществ в почвенной среде, доступность для корневой системы ярового ячменя, физические свойства почвы и санитарное состояние насаждений. Здесь важную роль играет сорт и его генетически обусловленная устойчивость к болезням, изменение погодных условий в течение года и соответствующее возникновение болезней.
Урожай зерна яровых пшеницы варьирует в зависимости от сорта и условий возделывания от 20 до 90 ц/га. В ходе предшествующего периода селекции был достигнут определенный уровень урожайности яровой пшеницы за счет увеличения мощности растений при неизменности функции роста отдельных органов и без существенных изменений интенсивности и чистой продуктивности фотосинтеза. Однако увеличение общей биомассы растений на единице площади земли не могло быть беспредельным из-за ограниченности ресурсов пищи и влаги и обострения конкуренции растений за свет.
Помимо почвенно-климатических условий, на урожайность пшеницы влияют генетические факторы и применяемая система управления растениеводством (традиционная с высокими затратами, традиционная (интегрированная) с низкими затратами или органическая).
Традиционное выращивание пшеницы, основанное на высоком потреблении синтетических минеральных удобрений и химических средств защиты растений, широко используется во многих, в основном развитых, странах. Такая система обеспечивает высокие урожаи, но также связана со многими рисками для окружающей среды и здоровья потребителей. Традиционное сельское хозяйство с высокими затратами в значительной степени ответственно за деградацию природной среды, перепроизводство продуктов питания и снижение доверия потребителей к качеству продуктов питания. Следовательно, в последние годы разрабатываются более экологически безопасные системы, такие как традиционные системы с низкими затратами (интегрированные) и органические системы. В интегрированной системе внесение азотных удобрений обычно сокращается на 30-40% по сравнению с традиционной системой с высокими затратами, а дозы корректируются в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур. Средства защиты растений применяются в зависимости от порога действия конкретных патогенов.
Органическое земледелие - это система, направленная на производство продуктов питания с минимальным ущербом для экосистем, животных и человека. Для производства высококачественных продуктов питания при сохранении биологического баланса в окружающей среде используются только натуральные методы производства и исходные материалы. Стратегия Европейского союза "От поля к вилке" поставила цель увеличить площадь органического земледелия до 25% к 2030 году. Однако критики утверждают, что органическое сельское хозяйство может давать более низкие урожаи, и, следовательно, нам потребуется больше земли для производства того же количества продуктов питания, что и на обычных фермах, что приведет к более масштабной вырубке лесов и потере биоразнообразия, тем самым подрывая экологические преимущества органических методов. Ключевой вопрос в дебатах о вкладе органического сельского хозяйства в будущее мирового сельского хозяйства заключается в том, может ли органическое сельское хозяйство производить достаточное количество продовольствия, чтобы прокормить мир. Сравнения органических и традиционных систем производства в контексте урожайности сельскохозяйственных культур играют центральную роль в этой дискуссии.
Еще одним важным фактором, влияющим на урожайность зерна, является выбор правильного сорта, что особенно важно в органической системе. Сорта зерновых культур различаются по своему генетическому потенциалу урожайности и другим признакам, таким как устойчивость к патогенам и вредителям, конкурентоспособность против сорняков и эффективность усвоения питательных веществ. Это позволяет фермерам выбирать сорт пшеницы, адаптированный к климатическим и почвенным условиям, интенсивности возделывания, ожидаемой урожайности и ее функциональному типу. В течение последних 50 лет, по мере развития традиционного сельского хозяйства, селекция зерновых была сосредоточена на отборе сортов с высоким потенциалом урожайности в условиях, предполагающих широкое использование пестицидов и синтетических удобрений. Сорта зерновых, полезные для органических систем, где пестициды запрещены, должны обладать, однако, другими качествами, т. e. значительной способностью конкурировать с сорняками, устойчивостью к грибковым патогенам и хорошей способностью усваивать питательные вещества. По данным Ponti et al., необходимо более полно понять факторы, ограничивающие урожайность органических культур, а также учитывать социальные, экологические и экономические выгоды органического земледелия.






2.Характеристика места и условий проведенных исследований

1.1. Почвенно-климатические условия Красноярской лесостепи

Канский ГСУ характеризуется недостаточным увлажнением (ГТК =1,1). По сумме активных температур и количеству осадков территория пригодна для возделывания яровых культур и гороха.
Красноярский край характеризуется суровым климатом. Лето короткое, прохладное, а зима длинная и холодная. Зона Красноярской лесостепи характеризуется суммой активных температур выше 10⁰С – от 1600 до 1800⁰С. По степени увлажнения этот район можно отнести к достаточно увлажненным с ГТК 1,2 – 1,6. За период с температурой выше 10⁰С выпадает более 230 мм осадков, а за год около 400 мм (Агроклиматический справочник, 1961). Зима холодная, начинается во второй – третьей декаде октября и продолжается 6 – 6,5 месяцев. Среднемесячная температура самого холодного месяца – января – изменяется от – 24,7⁰С на севере до -16,8⁰С в южной части. Периодически промерзание самого верхнего слоя начинается во второй половине октября. По средним данным, в ноябре нулевые отметки достигают 80 см, в декабре – 130, в январе – 160, в феврале -170, а к концу апреля 186 см, то есть интенсивность промерзания в первой половине зимы существенно выше, чем во второй (Агроклиматические ресурсы, 1974). Самым холодным месяцем является январь, самым теплым – июль. Холодная и малоснежная зима, сухая ветреная весна, хорошо выраженный позднелетний максимум осадков. Зимние низкие температуры приводят к длительному глубокому промерзанию почв: на открытых участках до 2,5 – 3,5 м в течение 9 – 10 месяцев, под пологом леса – до 2 м в течение 7 – 8 месяцев. Продолжительность снежного периода неодинакова: в таежной зоне снег лежит еще в мае, а в лесостепной зоне «сходит» уже в апреле. Мощность снежного покрова в среднегорном поясе составляет 86 см, в низкогорном – 49, в лесостепной зоне – 40 см. Переход суточных температур воздуха через 0, 5, 10 ºС В год выпадает около 500 мл осадков, преимущественно в весенне-летний период. За вегетационный период выпадает примерно 64 % годового количества осадков (Демиденко Г.А., 2016).
Весенними месяцами являются апрель и май. В отдельные годы наступление весны может задерживаться на 10 – 15 дней, в другие годы весна приходит раньше средних сроков.
Почвенная зона определяется как ареал одного или двух зональных почвенных типов и сопутствующих им интразональных почв. При разработке мероприятий по рациональному использованию и охране земель, при внедрении современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур следует учитывать специфику почвенно-экологических условий территории провинций (Чупрова В.В., 2018).
Переход к положительным температурам происходит во второй-третьей декаде апреля. Весенний период также можно охарактеризовать сравнительно низкой относительной влажностью воздуха, что при недостатке влаги в почве вызывает комплексную почвенно-воздушную засуху. Количество дней с относительной влажностью воздуха в пределах 30% в мае составляет 8 – 13 дней (Ведров Н.Г., 1984).
Продолжительность вегетационного периода составляет от 100 до 150 дней. Среднемесячная температура самого теплого месяца – июля от 17,7 до 19,9⁰С, абсолютный максимум 36 – 38⁰С. За май – август выпадает 61% годового количества осадков, причем распределяются они не равномерно, большая их часть выпадает во второй половине июля – августе. Осадки носят ливневый характер с сопровождением сильных ветров. Число дней с дождем за сентябрь и октябрь насчитывается от 25 до 32. На 2 – 3 декаду сентября приходится самая ранняя дата появления снежного покрова, однако снег, выпавший в сентябре, никогда не сохраняется до зимы (Агроклиматические ресурсы, 1974).











3 Специальная часть

3.1 Методика проведения исследований и исходный материал

Полевые опыты по изучению сортоиспытания яровой пшеницы, ярового ячменя и гороха проводились в Южном отделе первичного семеноводства в 2021-2023 гг. согласно методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Объектами исследования стали яровые культуры и посевной горох. Повторность – четырехкратная. Площадь делянок 25 м2.
Опыты закладывались на выщелоченном чернозёме с содержанием гумуса - 7,5%. Мощность гумусового горизонта находилась в переделах 20-25 см. кислотность почвы (рН) была нейтральная.
Коэффициент вариации содержания гумуса в годы исследования был низким, содержание гумуса в пахотном слое 6,9-7,6 %, рН = 6,5- 6,8.
Обработка почвы проводилась по требованиям зональных систем земледелия и общепринятых рекомендаций для зоны. Закладка опыта происходила во второй половине мая. Площадь по каждому варианту опыта 75 - 112 м2. Способ посева – рядовой. Общепринятая технология возделывания яровых культур и посевного гороха приведена в 1.1. и 1.3 разделе магистерской работы.

3.2. Урожайность сортов яровой пшеницы

Сорта яровой пшеницы Новосибирская 31 и Красноярская 12 обладают схожими показателями: достаточно высокой урожайностью, всхожесть семян почти 100%-ная, средняя масса 1000 семян – 42,7 г. Урожайность сорта Гонец достигла 48 ц/га, однако масса 1000 семян немного меньше, чем у остальных сортов.

3.3. Урожайность семян сортов ярового ячменя

Сорта ярового ячменя Биом и Такмак обладают схожими показателями: достаточно высокой урожайностью, всхожесть семян у исследуемых сортов составляла 94 %, средняя масса 1000 семян – 48,3 и 49,1 г. (табл. 9).

Выявлены различия урожайности ярового ячменя по годам у контроля без обработки и при обработке виал-трастом в размере 0,2 т/га. При применении ламадоа урожайность 2022 г. превышала аналогичный показатель 2021 г. на 0,1 т/га. В остальных вариантах по предпосевной обработке семян урожайность за годы исследований не отличалась. Получены достоверные прибавки урожайности ячменя к контролю в среднем за годы исследований при обработке ламадором 0,5 т/га, виал-трастом 0,3 т/га и оплотом 0,1 т/га (табл. 10).

3.4. Урожайность семян сортов посевного гороха

Урожайность гороха представляет собой комплекс показателей продуктивности растения. Основные показатели урожайности гороха:
- количество семян в бобе,
- количество бобов на цветоносе,
- фертильность узлов,
- количество бобов на одном растении,
- масса семян на растение.
Наиболее урожайным из двух сортов является сорт Яхонт, который также обладает большей всхожестью семян и массой 1000 семян (табл. 12). Всхожесть семян сорта Руслан составляет 94 %, а у сорта Яхонта 96 %. Масса 1000 семян у сорта Руслан 200,8 г, а у сорта Яхонта 204,8 %.

Оценка сортов гороха по основным элементам продуктивности в разные по экологическим условиям годы в период с 2021 по 2023 года показала, что на урожайность оказывало влияние как приемы агротехники, так и экологическое состояние среды в исследуемые годы.
Корреляционные зависимости между элементами продуктивности в зависимости от сорта в 2023 г. (табл. 13) показал, что существует корреляционная связь между отдельными элементами структуры, также между урожайностью и выживаемостью растений к уборке, числом плодов на растении и числом семян в плоде. Так ГТК в июне месяце в 2023 году составляло более 1,4 и в целом вегетационный период гороха был благоприятным.
4. Экономическая оценка результатов исследования

Практическая значимость полученных результатов экспериментов заключается в увеличении продуктивности и рентабельности полученной продукции – зерна яровых культур (пшеницы и ячменя) и посевного гороха, нашли широкое применение в растениеводстве и в кормовой промышленности. Повышение урожайности данных культур актуально для всех агропромышленных комплексов, кормовой базы региона.
На основе разработанных технологических карт была рассчитана себестоимость возделывания зерна яровых культур и посевного гороха.
Были проведены сравнительные расчеты между контролем и наиболее урожайными исследуемыми сортами яровых культур и гороха. Расчет экономической эффективности был произведен по сбору зерновых единиц. Зерновая единица является показателем, применяемым для эквивалентного соизмерения различных видов продукции растениеводства. За основную единицу измерения принимают зерно пшеницы, продукцию остальных сельскохозяйственных культур переводят в сопоставимую с использованием коэффициентов.
Расчет основан в ценах 2023 г. Была взята рыночная цена реализации зерна яровых культур и гороха в 2023 г. Рыночная стоимость 1 т зерна яровой пшеницы – 10831 руб., ярового ячменя – 9033 руб., гороха – 14520 руб. (Экспертно-аналитический центр агробизнеса, 2023).
Результаты наших исследований показали, что яровые зерновые культуры и горох дают высокие урожаи даже в таких суровых климатических условиях Красноярского края. Для расчета экономических показателей мы взяли данные за 3 года года проведения исследований.









ВЫВОДЫ
1. Установлено влияние сортовых особенностей яровой пшеницы, ярового ячменя и гороха на величину урожайности.
2. Наибольшей урожайностью обладает сорт гороха Яхонт 28 ц/га, сорт яровой пшеницы Гонец 48 ц/га, сорт ярового ячменя Такмак 36,8 ц/га.