«Николайченко Наталия Викторовна ФОРМИРОВАНИЕ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ НА ЧЕРНОЗЕМНЫХ И КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ПОВОЛЖЬЯ 06.01.01 – Общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание ...»

Наиболее полная реализация биоклиматического потенциала культуры достигается только при условии применения таких технологических приемов возделывания, которые в наибольшей степени отвечают ее биологическим особенностям.

Основными критериями оценки биологических особенностей лекарственных трав является рост надземной массы и корней, динамика формирования сухого вещества, листовой поверхности и биохимические показатели семян. Однако, обобщенных сведений о биологических особенностях вегетации лекарственных трав в зоне сухой степи Поволжья пока мало, и особенно, в связи с применением адаптивных приемов технологии их возделывания.

Оптимальное развитие растений, обеспечивающее получение высоких урожаев биомассы и плодов сельскохозяйственных культур является одной из главных задач растениеводства. В этом аспекте, следует оценивать формирование площади листовой поверхности, доли листьев в урожае и их фотосинтетической деятельности. В связи с этим, в основу наших исследований входило изучении особенностей роста и развития растений расторопши, облиственности, роста корней, биохимических показателей зеленой массы и химического состава семян в связи с технологическими приемами возделывания в условиях сухой степи Поволжья.

Условия сухой степи Поволжья вполне благоприятны в экологическом и экономическом отношениях для выращивания такой ценной лекарственной культуры как расторопша пятнистая. Поэтому, одной из основных поставленных перед нами задач является определение качества семян, а также зависимости всхожести семян от продолжительности их хранения и условий выращивания.

Все семена после уборки претерпевают ряд сложных внутренних изменений.

Некоторые виды семян сразу после уборки способны прорасти, другим необходим определенный промежуток времени. У семян расторопши наличие периода покоя впервые было установлено Т.М. Мельниковой (1983), которая пришла к выводу, что свежеубранные семена проходят период послеуборочного дозревания [136].

Нами была определена продолжительность этого периода. В результате наших исследований установлено, что свежеубранные семена в течение месяца почти не прорастают в лабораторных условиях даже при оптимальной температуре 20С, и количество проросших семян составило 26-29 %, и только к апрелю достигло 90-96 % и процесс послеуборочного дозревания семян можно считать законченным (таблица 3.1).

Таблица 3.1 – Динамика показателей всхожести семян расторопши пятнистой в зависимости от сроков их хранения жая бранные Период покоя зависит от условий внешней среды во время созревания семян.

Так, в засушливых условиях 2002-2003 годов созревание проходило более интенсивно, чем в дождливый и прохладный период 2000 года, когда выпало осадков в июне выше среднемноголетней нормы на 83 мм, в июле – на 11 мм. Поэтому всхожесть свежесобранных семян выращенных в 2002-2003 годах была выше на 4-6 % всхожести семян, полученных в 2000 году.

Однако, Е.Б. Васяева (1995) утверждает, что свежесобранные семена обладают всхожестью 5 %, через 15 дней она достигает 48 %, а уже через 30 дней наблюдалось нормальное прорастание семян – 83 %. Такое расхождение в результате получениях данных во всхожести семян объясняется разнокачественностью семян, выращенных в различные по погодным условиям годы. Автором не было рассмотрен вопрос влияния погодных условий на период покоя [20].

Также установлено влияние на всхожесть семян расторопши пятнистой сроков их хранения (таблица 3.2).

Таблица 3.2 – Влияние сроков хранения на всхожесть семян расторопши пятнистой Наиболее ценные качества семена приобретают на второй год хранения, достигая всхожести семян до 97 %, что на 8 % выше по сравнению с семенами первого года после уборки. После третьего года хранения всхожесть снижалась на 15-20 %.

В результате серии опытов в Калужском НИПТИ АПК А.А. Акуловой были получены аналогичные результаты. Семена расторопши пятнистой повышали всхожесть до требований ГОСТа при хранении 1,5-2 года, а увеличение срока хранения до 3-4 лет вызывало снижение всхожести семян. Таким образом, по данным автора, семена расторопши пятнистой необходимо проверять на всхожесть только после годичного хранения [5].

Согласно нашим наблюдениям, при выращивании расторопши пятнистой очень важно не пропустить срок уборки, так как, перезрев, семена, прикрепленные к пуху, быстро разлетаются из корзинок или же могут за сравнительно короткий промежуток времени выпадать из корзинок. Поэтому, нами была собрана часть семян до полного их созревания. Однако, анализ семян показал, что такие семена отличаются низкой лабораторной всхожестью, составившей 61-59 %.

Разница между семенами, собранными в фазу восковой или полной спелости составляет 28-23 %. Это свидетельствует, что семена расторопши следует убирать в фазу полной спелости.

В зависимости от погодных условий полевая всхожесть колебалась от 78,9 до 88,7 % в острозасушливый 2002 год и от 83,0 до 95,8 % в наиболее благоприятный для роста и развития растений 2000 год. Из-за неблагоприятных условий имело место снижения полевой всхожести на 5,6-7,9 %.

В своих исследованиях изучая особенности прорастания семян расторопши в зависимости от температурных режимов, мы уделили вниманием зимостойкости культуры. По своим биологическим особенностям расторопша относится к довольно неприхотливым растениям умеренного климата. В фазе розетки она может перезимовывать в условиях Краснодарского края [67]. Однако, морозы ниже С приводят к гибели растений. В.В. Пашкевич дополняет, что семена сохраняют всхожесть в течение многих лет и даже глубоко заделанные в почву остаются всхожими [67, 169]. В.И. Вандышева и А.А. Юсупова также утверждают, что нередко семена расторопши всходят самосевом осенью, тогда в первый год образуется розетка листьев, на второй год растение цветет и плодоносит [19].

В наших опытах при осеннем сроке посева растения расторопши успели сформировать мощную розетку и хорошо укоренились до наступления первых заморозков. Подзимний посев проводился с таким расчетом, чтобы при наступлении ночных заморозков семена не успели прорасти.

Непродолжительные среднемесячные заморозки в ноябре до – 5,3°С и в декабре до -12,0°С при низком количестве осадков – 15-20 мм привели к полной гибели растений к весне. Следовательно, расторопша пятнистая на территории сухой степи Поволжья может возделываться только как однолетнее растение, а осенний и подзимний посев не следует применять.

Нами также отмечено довольно резкое отличие семян друг от друга по цвету – светлосерые и темнокоричневые и по форме – изогнутые и продолговато- яйцевидные. Причем, в засушливых условиях 1998 г. и 1999 г. отличие семян было более значительным по форме, чем по цвету. Доля содержания изогнутых семян в урожае составила в острозасушливом 1998 г. 31-38 %, что на 16,0-26,0 % выше по сравнению с влажным 2000 годом. Отличие по цвету составило 6-8 % в пользу темно-коричневых семян во влажные годы, а в острозасушливые годы наоборот возрастало содержание светло-серых семян на 8-10 %. Продолговатообратнояйцевидные по форме и темно-коричневые по цвету имели лабораторную всхожесть на 6-8 % выше по сравнению с изогнутыми по форме и светло-серыми по цвету.

Засушливость климата сухой степи Поволжья вызывает необходимость изучения биологических особенностей и разработки технологий возделывания такой засухоустойчивой культуры, как расторопша пятнистая.

Основная причина снижения урожая в засушливых условиях заключается в подавлении ростовых процессов, приводящих к уменьшению размеров растения в целом и его репродуктивных органов.

Рост растений отражает сложный комплекс видовых (сортовых) особенностей, природных и искусственно созданных условий места обитания культуры и поэтому нуждается в уточнении применительно к региональным условиям.

Изучение особенностей роста и развития позволили установить продолжительность вегетационного и межфазных периодов расторопши пятнистой в условиях сухой степи Поволжья, которые колебались от 82 до 92 дней (таблица 3.3).

Таблица 3.3 – Сроки наступления фаз вегетации и продолжительность межфазных периодов расторопши пятнистой в различные по влагообеспеченности годы, среднее за 2000-2009 гг.

и межфазные периоды От полных всходов до образования розетки Формирование розеткибутонизация Бутонизация-полное цветение Фаза полного цветенияплодообразование Начало плодообразования полная спелость В результате проведенных исследований была выявлена биологическая особенность расторопши пятнистой – наличие удлиненных периодов от всходов до образования розетки (31-32 день), от образования розетки до бутонизации (13- дней), а последующие периоды вегетации примерно равновеликие и непродолжительные (7-10 дней).

На продолжительность периода посев-всходы значительное влияния оказали осадки (таблица 3.4). В 2000 году низкие температуры и большое количество осадков привели к увеличению этого периода на 6 дней по сравнению с острозасушливым и жарким 2002 годом.

Таблица 3.4 – Продолжительность вегетационного периода расторопши пятнистой в зависимости от климатических условий Максимальное количество осадков за июнь месяц 2000 года (128 мм, что на 83 мм выше среднемноголетней нормы) также привело к увеличению периода бутонизации на 7 дней, а цветения на 8 дней. В последующие фазы вегетации существенной разницы между суммой осадков по годам не было, поэтому, и отличия в темпах развития растений были незначительными, и они составили 2-3 дня.

Особенностью расторопши являются еще и то, что как прирост за период, так и среднесуточный прирост растений в высоту существенно изменялись в зависимости от фазы вегетации (таблица 3.5).

Рост расторопши пятнистой в высоту в начале вегетации был медленным и за декаду составил 11,5 см. В этот период происходит интенсивное формирование корневой системы, и она достигает максимальной длины к концу фазы цветения (рисунок 1).

Темпы роста растений в высоту во второй половине вегетации (бутонизация начало цветения) заметно увеличиваются. В фазу бутонизации наблюдается максимальный среднесуточный прирост, который в среднем за 4 года составил 2, см.

Таблица 3.5 – Динамика среднесуточных приростов расторопши, см среднее за Начиная с фазы цветения, среднесуточный прирост растений в высоту снижается до 0,81 см. Высота растений в фазу созревания семян составляет 120,9 см.

Рисунок 1. Формирование корневой системы и надземной биомассы растений расторопши: а) в фазе всходов, б) в фазе розетки, в) в фазе цветений Высота растений также изменялась в зависимости от агротехнических приемов: способы посева, нормы высева, режим питания, метеорологические условия и так далее. Из таблицы 3.5 видно, что в зависимости от влагообеспеченности по годам наблюдается и различие показателей темпов среднесуточных приростов. В 2000 году среднесуточный прирост в фазу бутонизации – начала цветения составил 2,53см, что на 1,63см или на 45 % выше показателя достигнутого в острозасушливом 1998 году. Высота растений расторопши в 2000 году была на 83,0 см или на 50,6 % больше чем в 2002 году.

3.3 Формирование ассимиляционного аппарата расторопши пятнистой и На величину урожая влияет фотосинтетическая деятельность растений, которая зависит от листовой поверхности (ЛП). Оптимальная площадь листьев может изменяться в зависимости от густоты стояния, приемов возделывания, агрометеорологических условий и т.д. [164].

Кроме листовой поверхности важным показателем является фотосинтетический потенциал (ФП), надземная биомасса и чистая продуктивность фотосинтеза.

Анализ наших данных показал, что листовая поверхность на начальных этапах развития низкая и изменяется по годам от 1,14 до 2,01 тыс.м2/га в фазу 3-4 листа и от 1,66 до 9,90 тыс.м2/га в фазу формирования розетки (таблица 3.6). В среднем за 10 лет максимального показателя ЛП (57,40 тыс.м2/га ) и ФП (1390 тыс.м2/га х дней) достигают в фазе полного цветения. Эти показатели по сравнению с бутонизацией выше на 12,47 и 229,70 тыс. м2/га х дней, или 31,6 и 56,1 %. К фазе созревания идет постепенное снижение ЛП на 12,60 тыс.м2/га и ФП на 55, тыс.м2/га х дней.

Таблица 3.6 – Изменение листовой поверхности (ЛП) и фотосинтетического потенциала (ФП) по фазам вегетации растений расторопши пятнистой в различные по влагообеспеченности годы (2000-2009 гг.) Листовая поверхность (тыс.м2/га) фотосинтетического потенциала Основные фазы

ЛП ФП ЛП ФП ЛП ФП ЛП ФП

Метеорологические условия на формирование ЛП и ФП оказывают заметное влияние. Так, в засушливые годы ФП и ЛП в фазу бутонизации в 1,4-1,8 раза ниже по сравнению с влажными годом.

3.4 Динамика формирования зеленой и сухой биомассы Накопление биомассы в значительной степени зависит от темпов формирования листовой поверхности. В наших опытах была выявлена следующая закономерность: чем интенсивней формировалась листовая поверхность и чем продолжительнее была ее жизнедеятельность, тем заметнее было увеличение среднесуточных приростов и, соответственно, больше накапливалось надземной зеленой и сухой биомассы.

Наблюдалось медленное накопление зеленой и сухой биомассы в начале вегетации с последующим резким увеличением к фазе цветения и постепенным уменьшением по мере старения растений. Такая особенность роста в науке получила название кривой Сакса, которая выражается на графике в виде одновершинной параболы разной пологости [118].

Аналогично ЛП и ФП в период вегетации расторопши формируется и надземная биомасса. В начале вегетации эти показатели низкие и в фазу образования розетки в среднем за 2000-2009 гг. накопилось 14,0 т/га зеленой массы и 1,60 т/га сухого вещества (таблица 3.7).

К фазе бутонизации имело место значительное увеличение биомассы на 46, % и 40,8 % и составили 24,7 т/га зеленой массы и 2,74 т/га сухого вещества. Максимальный урожай зеленой биомассы формировался посевами расторопши уже к фазе полного цветения – 37,3 т/га и далее снижался за счет усыхания листьев нижнего яруса, а накопление сухого вещества продолжало увеличиваться и к фазе плодообразования составило 4,18 т/га. Эта закономерность сохраняется по всем годам наблюдений.

Таблица 3.7 – Формирование зеленой и сухой биомассы расторопши по фазам вегетации расторопши в различные по влагообесеченности годы (2000-2009 гг.) Основные фазы вегетации Формирование розетки Начало бутонизации Фаза начала цветения Фаза полного цветения Формирование плодов Анализ динамики накопления зеленой и сухой биомассы позволили выявить зависимость между этими показателями и погодными условиями. Максимальный сбор зеленой биомассы (43,3 т/га) и сухого вещества (5,73 т/га) был достигнут во влажные годы. Неблагоприятные условия, сложившиеся в засушливые годы, привели к снижению этих показателей на 30,5 % и 54,38 % по сравнению с более благоприятными условиями влажных лет, а также на 20,7 % и 36,12 % по сравнению с достигнутыми средними значениями за 10 лет.

3.5 Критерии оценки степени засухоустойчивости расторопши пятнистой В нашей стране изменение климата, которое сопровождалось уменьшением количества осадков и повышением средней температуры приземного слоя воздуха, привело к снижению урожайности сельскохозяйственных культур в различных регионах страны, в том числе и в южных областях Поволжского региона. Поэтому повышению засухоустойчивости сельскохозяйственных культур в настоящее время придается особое значение.

Засухоустойчивость – способность растительного организма как можно меньше изменять процессы обмена веществ в условиях недостаточного водоснабжения.

Адаптивные возможности организма во многом определяют степень структурированности его тканей. Физиологические функции растительного организма тесно связаны с его морфологическими и анатомическими признаками [77].

Водный дефицит вызывает быструю дифференцировку тканей, что при замедлении общего роста приводит к развитию ксероморфизма. Установлено, что меньший объем клеток растений позволяет им легче выносить напряжение, возникающие в процессе обезвоживания. Мелкие клетки способны выдерживать более сильный отрицательный тургор, чем крупные клетки и это является важным фактором в адаптации к засухе. Ксероморфность растений может быть оценена также числом устьиц на единицу площади листа. Чем больше число устьиц на единицу площади листа, тем выше ксероморфность культуры [162].

Другой критерий оценки засухоустойчивости – остаточный водный дефицит [49]. Также важным критерием засухоустойчивости является коэффициент засухожароустойчивости, предложенный Ю.В. Лобачевым [115]. Ксероморфный тип строения способствует экономному и эффективному расходованию поступающей воды листьями и более выражен у устойчивых к засухе генотипов.

Эти выводы подтверждаются определением таких признаков ксероморфности растений, как водоудерживающая способность, остаточный водный дефицит, число открытых устьиц, показатели элементов структуры растений, а также оценкой степени засухоустойчивости культуры в полевом опыте.

Многолетние полевые опыты по изучению засухоустойчивости расторопши проводили в острозасушливых условиях 2007, 2009 и 2010 гг. и для определения числа устьиц отбирали верхние листья расторопши и в средней части листа по обе стороны от центра жилки подсчитывали их количество по методу В.П.Ногтева [162]. Установлено, что наибольшее число устьиц на единицу площади листа, а значит и наиболее ксероморфную структуру и устойчивость к водному и температурному стрессу имеет представитель того же семейства, что и расторопша – татарник, а у расторопши эти показатели на 13-17 % ниже (таблица 3.8).

Таблица 3.8 – Показатели количества открытых устьиц и остаточного водного дефицита расторопши и татарника, среднее за 2007-2010 гг.

Культуры образование Также важным критерием засухоустойчивости является коэффициент засухожароустойчивости (КЗЖУ), предложенный Ю.В. Лобачевым. Важным критерием засухоустойчивости является предложенный Ю.В. Лобачевым (2005) коэффициент засухожароустойчивости (КЗЖУ). Сравнительный анализ урожайности изучаемых культур в различные по водообеспеченности годы 2000-2012 гг. позволил рассчитать КЗЖУ:

Эти расчеты показали, что наиболее высокий КЗЖУ был у татарника (46, %), ниже – у подсолнечника (41,5 %), а более низкий – у расторопши (36,0 %) и у пшеницы (28,2 %). То есть по этому критерию засухоустойчивости расторопша уступает татарнику и подсолнечнику на 14-16 %.

У татарника по всем фазам вегетации остаточный водный дефицит ниже, а количество устьиц и коэффициент засухожаростойкости (КЗЖУ) больше по сравнению с расторопшей.

Так у татарника остаточный водный дефицита в фазу цветения составил 12, %, КЗЖУ - 51,8 %, количество устьиц – 34 штук на 1 мм2, а у расторопши более высокий показатель водного дефицита – 15 %, более низкое число устьиц – 30 шт.

на 1 мм2 и ниже КЗЖУ – 36,5 %.

Низкое количество устьиц и более высокий остаточный водный дефицит у расторопши свидетельствует о снижении ее засухоустойчивости по сравнению с татарником, у которого параметры этих показателей – остаточный водный дефицит, число устьиц и КЗЖУ способствовали повышению его засухоустойчивости.

Водоудерживающая способность растений, их засухоустойчивость напрямую зависит от количества связанной воды, которая трудно отдается растением. В связи с этим в своих опытах мы определяли структурные формы воды, используя метод А.Ф. Маринчика [125]. Результаты этих исследований показали, что содержание связной воды в листьях расторопши и татарника повышается к фазе цветения и созревания семян (таблица 3.9).

Из приведенных в таблице 3.9 данных видно, что в период цветения содержание связанной воды у растений расторопши было меньше, чем у татарника и соответственно составило 51,3 и 60,2 %, что и приводит к снижению засухоустойчивости расторопши по сравнению с татарником. В наших опытах определение водоудерживающей способности показало, что оно ниже у расторопши на 11 % по сравнению с татарником. Так к последнему часу наблюдений татарник потерял 96,4 г воды, а расторопша – 108,3 г на 1 кг сырой биомассы, а к концу первого часа наблюдений (от 1120 до 1220 часов) – 11,4 г и 25,6 г воды соответственно (таблица 3.10).

Таблица 3.9 – Динамика содержания различных форм воды в листьях расторопши пятнистой и татарника, в % на сырую массу, среднее за 2007-2010 гг.

ная Таблица 3.10 – Водоудерживающая способность расторопши пятнистой и татарника в фазу цветения, среднее за 2007 и 2010 гг.

менее засухоустойчива по сравнению с татарником, обладающим более высокими параметрами количества связанной воды и водоудерживающей способности.

Данный факт можно объяснить отсутствием опушенности на листьях расторопши, что не препятствует значительному испарению воды с крупных, широких и сочных листьев. Кроме того, для расторопши в фазу бутонизации характерна высокая доля листьев в структуре надземной массы – до 50,5 %. У татарника в фазу цветения доля листьев в среднем за 2000-2004 гг. была ниже и составила лишь 24,9 %, а у расторопши 39,5 % от общей биомассы, что способствует повышению потери влаги и снижению засухоустойчивости расторопши (таблица 3.11).

О степени засухоустойчивости культуры, наряду с коэффициентом водопотребления можно судить по проведенному нами сравнительному изучению водоудерживающей способности растений расторопши, структурных формах воды (соотношением свободной и связанной воды), остаточным водным дефицитом, количеством открытых устьиц и КЗЖУ.

Таблица 3.11 – Сравнительное содержание листьев у растений расторопши и татарника по фазам вегетации рас- татар- расто татар- расто татар- расто татар- расто- татар Все эти критерии оценки степени засухоустойчивости у расторопши ниже на 12-17 % по сравнению с татарником. Поэтому расторопша менее устойчива, чем татарник к неблагоприятным условиям окружающей среды, а, следовательно, и жизнестойкость такого организма будет ниже, что сразу же отрицательно скажется на урожайности этой культуры.

Поэтому для увеличения урожайности необходимо повысить уровень содержания связной воды в клетках, оптимизировать параметры структуры растений (прежде всего соотношение листьев и стеблей), обеспечивающих снижение непродуктивного расхода влаги.

В результате наблюдений мы пришли к выводу, что этого можно достичь путем улучшения структуры посева и прежде всего прямого увеличения числа растений на единицу площади, что и было поставлено в основу наших дальнейших исследований.

Приведенный обзор погодных условий за годы исследований и отмеченные биологические особенности развития растений расторопши пятнистой свидетельствуют о широкой возможности повышения урожайности и целесообразности расширения посевов этой культуры на территории сухой степи Поволжья.

Болезни и вредители расторопши пятнистой не изучены. Литературные источники по данному вопросу не обнаружены. В связи с этим мы изучали особенности повреждения посевов расторопши пятнистой болезнями и вредителями. В своих многолетних полевых опытах по изучению технологии выращивания расторопши в 1998-2012 гг. мы обнаружили в небольшой степени повреждение растений расторопши фитофагами: тля табачная или персиковая Myzodes persicae Suls, из семейства паутинных – клещ Tetranychidae, пенница слюнявая – цикадка Philaenus spumarius L. На ранних фазах вегетации органогенеза расторопши пятнистой были отмечены единичные особи лугового мотылька Pyrausta sticticalis L, на последующих фазах вегетации – льянский прус Calliptamus italicus L.

Указанные вредители довольно полно описаны в литературных источниках на основных сельскохозяйственных культурах, поэтому их характеристики мы не приводим.

В наших многолетних исследованиях тля персиковая встречалась на растениях расторопши и ее численность была различной в зависимости от погодных условий. В 1999 и 2000 гг. она была крайне малочисленной и отрицательного влияния на рост и развитие растений расторопши не оказала. В 2002 году данный вид отмечен значительной численностью на травянистых растениях. Нами, кроме расторопши, обнаружена высокая численность тли на таком сорном растении как татарник, который по своим биологическим и морфологическим признакам не отличается от расторопши.

В этом году численность тли в фазу розетки расторопши достигла максимального показателя и составила 20 экземпляров на растение. В эту фазу экономический порог вредоносности не должен превышать 2 % [176, 177]. Поэтому в фазу бутонизации мы 1 июля 2002 года применяли химическую обработку препаратом Децис, при этом показатель биологической эффективности составил 65,0 %.

В фазу цветения (10 июля 2002 года) применялась повторная обработка и гибель тли составила 96,0 %.

Мы считаем, что химическая обработка посевов инсектицидами значительно снизила вредоносность тли. Нами установлено, что даже при применении инсектицидов размножение и питание тлей на листьях и стеблях привело к преждевременному усыханию листьев и снижению роста растений. Поэтому высота растений в засушливом 2002 г. по вариантам опыта была на 40,1-55,8 % ниже высоты растений во влажные 2000 и 2003 годах, когда обработка посевов химическими препаратами не проводилась. При определении динамики накоплении биомассы установлено, что рано созревшие листья в результате высасывания соков тлями, выбраковывались, что отрицательно влияло на фотосинтетическую деятельность растений.

В своих опытах мы установили, что острозасушливые годы стимулировали повышенное развитие клещей. В начале вегетации вредитель питался на нижних листьях, а затем колонии клещей формировались на верхних листьях и соцветиях.

А в наиболее влажные и оптимальные для расторопши годы отсутствовали заметные признаки повреждения отдельных органов растений и плодов полностью отсутствовали или составили не более 4-6 %, что на 12-15 % ниже по этим показателям в засушливые годы.

Особо следует отметить, что в засушливые 1999, 2000, 2007 2009 годы при обмолоте в фазе полной спелости корзинок расторопши были обнаружены мумии пенницы слюнявой Philaenus spumarius L., представительницы отряда равнокрылых хоботковых Homoptera. Как свидетельствуют результаты исследований К.С.

Пименова и Г.В. Мельниковой (2001 г.), питание нимфы идет с нижней стороны листьев путем погружения в пенистую массу, которую они выделяют. В результате происходит деформация листьев, и плоды не образуются. Питание нимфы длится в течение 28-40 дней. Цикадка повреждает листья и приводит к их гибели, а также питаясь формирующейся семянкой приводит к ее щуплости [176].

Наши наблюдения и учеты позволяют сделать выводы:

В острозасушливые и жаркие годы фитомофаги из сосущих вредителей: персиковая тля и красный паутинный клещ размножаются в посевах расторопши и увеличивают количество энтомофагов. На растения расторопши в конце фазы формирования семян тля мигрирует для завершающего периода питания перед откладкой зимующих яиц.

Размножение и вредоносность вредителей на культуре расторопши зависит в основном от приемов ее возделывания, условий внешней среды (увлажнения, температурного режима, воздуха, плодородия почвы и др. факторов), а также от численности энтомофагов.

Наибольшая степень повреждения расторопши вредителями наблюдалась в засушливые годы и составляла 16-22 % и наименьшим она была во влажные годы, не превышая 4-6 %. В связи с тем, что расторопша пятнистая является культурой с длительным периодом цветения, то она привлекает большое разнообразие видового и численного состава энтомофагов – паразитических и хищных насекомых, которые являются врагами фитофагов и этот вопрос требует дальнейшего изучения.

4. Для определения вредоносности и степени размножения фитофагов на растениях расторопши необходимо провести более глубокое исследование.

3.7 Подбор и сравнительная оценка продуктивности сортов расторопши пятнистой в условиях различных зон степного Поволжья Важным направлением в растениеводстве является подбор и сравнительная оценка продуктивности различных сортов. Определение наиболее продуктивного сорта наряду с совершенствованием технологии его возделывания в конкретных условиях является решающим условием повышения продуктивности возделываемых культур. В условиях степного Поволжья не проводились исследования по подбору сортов расторопши пятнистой.

В связи с этим нами проводился набор сортов расторопши пятнистой на черноземных и темно-каштановых почвах зоны степного Поволжья.

Подбор сортов расторопши пятнистой для условий черноземной степи Поволжья проводился в 2006-2008 гг. на полях ГПЗ «Еланский» Самойловского района Саратовского Правобережья. При подборе и сравнительной оценке сортов полевых культур необходимо учитывать, прежде всего, продолжительность их вегетационного периода.

Нами изучались особенности роста и развития различных сортов как по продолжительности различных этапов развития расторопши пятнистой, так и в целом вегетационного периода, что позволило установить следующие закономерности развития изучаемых сортов. У наиболее скороспелого сорта Дебют продолжительность вегетации была на 9-12 дней меньше, чем у более позднеспелых сортов Панацея и Амулет (таблица 3.12, приложение 6).

У всех изучаемых сортов наиболее продолжительным был период от всходов до формирования розетки листьев и составил 33 дня у сорта Дебют и наиболее продолжительным он был у сортов Панацея и Амулет – 36 и 37 дней соответственно. Так же был удлиненным период от формирования розетки до бутонизации и составил 13 дней у сорта Дебют и 16 дней у сорта Амулет. Последующие периоды вегетации были более короткими и равновеликими по 7-10 дней и существенных отличий между сортами не установлено.

Таблица 3.12 – Продолжительность вегетации и межфазных периодов у сортов расторопши пятнистой на черноземах сухостепной зоны Поволжья, дней (среднее за 2006-2009 гг.) Полевая всхожесть и продолжительность периода от посева до всходов были одинаковыми по всем изучаемым сортам и в основном зависели от условий влагообеспеченности посевного слоя почвы (0-10 см).

По средним многолетним данным всходы появляются на 12-й день с колебаниями по годам от 9 до 14 дней. Корреляционный анализ показал тесную зависимость продолжительности периода посев - всходы от влажности посевного слоя почвы и при ее увеличении всходы появляются быстрее. Зависимость между этими показателями выражается высоким коэффициентом корреляции (r=0,87).

Полевая всхожесть у всех изучаемых сортов была высокой и колебалась по годам от 81 до 88 %, при этом существенных отличий по сортам не установлено (таблица 3.13, приложение 7). Сохранность растений у всех изучаемых сортов была примерно одинаковой и колебалась по годам от 85 до 96 % (приложение 8).

Значительно влияние на сохранность растений расторопши пятнистой оказали условия влагообеспеченности, складывающиеся в годы проведения исследований. Так, во влажном 2008 году и среднезасушливом 2006 году сохранности растений по всем сортам была более высокой и достигала 94,0-96,5 %, а в засушливом 2007 году была ниже – в пределах 88,6-90,5 %.

Таблица 3.13 – Формирование стеблестоя сортов расторопши пятнистой на черноземах степной зоны Поволжья, среднее за 2006-2009 гг.

Сорта Панацея и Амулет образовали больше побегов на одно растение – 4,9 и 5,1 шт., на 1 м2 – 238,1 и 267,8 шт. против 4,2 и 4,5 шт. 200,9 и 218,7 шт. у сортов Дебют и Самарянка соответственно. Между количеством побегов и урожайностью семян установлена тесная корреляционная зависимость – r = 0,83. Сорта Панацея и Амулет являются более высокорослыми и их высота к моменту уборки составила 138 и 142 см соответственно, а у более низкорослых сортов Дебют и Самарянка 118 и 131 см. (табл.3.14.).

Изучение фотосинтетической деятельности растений позволило установить, что показатели фотосинтеза у всех изучаемых сортов были близкими (таблица 3.14, приложение 9).

Таблица 3.14 – Фитометрические показатели посевов сортов расторопши пятнистой в условиях черноземных почв зоны степного Поволжья (среднее за 2006гг.) Так, чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) у сорта Дебют составила 2,9, у Самарянки – 2,7, а у сортов Панацея и Амулет – 3.0 г/м2 х сутки. Более значительные отличия по сортам были по таким показателям, как листовая поверхность (ЛП) и фотосинтетический потенциал (ФП). Так у сорта Дебют наиболее низкой была листовая поверхность и фотосинтетический потенциал: 25,87 тыс.м2/га и 1280 тыс.м2 х сутки/га соответственно, а у сортов Панацея и Амулет эти показатели были на 15 и 20 % выше. Аналогичные показатели у изучаемых сортов достигнуты и по сбору сухой надземной биомассы, которая у сорта Дебют составила 3, т/га, у сорта Самарянка – 4,03 т/га, а у сортов Панацея и Амулет была наиболее высокой – 4,22 и 4,62 т/га соответственно.

Достигнутая высокая урожайность надземной биомассы у сортов Панацея и Амулет обеспечила и максимальную урожайность семян – 0,90 и 1,04 т/га соответственно, что на 30 % выше по сравнению с сортом Самарянка и на 40 % выше по сравнению с сортом Дебют и у всех изучаемых сортов был низкий показатель хозяйственной эффективности (табл. 3.14, 3.15).

Таблица 3.15 – Урожайность семян и содержание масла у различных сортов расторопши на черноземах степной зоны Поволжья Изучение коэффициента хозяйственной эффективности позволило установить довольно невысокие показатели у всех изучаемых сортов и наиболее низким – 17,1 % он был у сорта Дебют; 18,0 % у сорта Самарянка; 20,2 и 22,2 % у сортов Панацея и Амулет. Это свидетельствует о высокой доле в урожае непродуктивной части – листьев и стеблей в ущерб продуктивной части – семян.

Увеличение продуктивности сортов Панацея и Амулет по сравнению с сортом Дебют достигнуто за счет более высокой массы семян с 1 растения – 2,9 и 3, г, количества корзинок – 3,9 и 4,0 шт. и количеству семян с 1 корзинки – 148,1шт., что на 12-15 % выше по сравнению с сортами Дебют и Самарянка. По содержанию растительного масла, белка и фитолигнанов сорта Панацея и Амулет на 8-15 % превосходили сорта Самарянка и Дебют (таблица 3.16).

Это позволяет сделать вывод, что сорта Панацея и Амулет значительно превосходят ранее районированные сорта Дебют и Самарянка, как по урожайности семян, так и по их качеству, что определяется содержанием наиболее ценных в фармацевтическом отношении веществ – фитолигнанов, а также белка и растительного масла.

Наилучшими сортами расторопши пятнистой по комплексу показателей продуктивности, коэффициенту водопотребления и химическому составу семян в среднем за 2006-2008 гг. лучше проявили себя Панацея и Амулет, урожайность семян которых составила 0,90 и 1,04 т/га соответственно.

Таблица 3.16 – Урожайность семян и структура урожая различных сортов расторопши пятнистой на черноземах степной зоны Поволжья (ГПЗ «Еланский» Самойловского района Саратовской области), среднее за 2006-2009 гг.

Наиболее полную оценку изучаемой культуры можно получить по степени эффективности использования почвенной влаги и осадков. Расчеты суммарного водопотребления и его коэффициентов позволяют сделать вывод, что наиболее эффективно используют влагу сорта Панацея и Амулет, которые расходуют на 1 т семян 2410 и 2130 м3 воды против 3010 и 2778 м3 соответственно у сортов Самарянка и Дебют (таблица 3.17, приложение 10). Аналогичная закономерность наблюдается и по расходу влаги на 1 т сухой биомассы.

Таблица 3.17 – Показатели водопотребления различных сортов расторопши пятнистой в степной зоне черноземных почв Поволжья, среднее за 2006-2009 гг.

В эти же годы на опытном участке колхоза «Михайловское» Марксовского района проводился подбор сортов расторопши пятнистой для условий с ограниченной влагообеспеченностью зоны темно-каштановых почв засушливой степи Поволжья.

Фенология растений. По многолетним данным самый продолжительный вегетационный период был у сорта Амулет – 90 дней и у сорта Панацея – 86 дня, а самый короткий период вегетации – 80 день у сорта Дебют (таблица 3.18, приложение 11).

Таблица 3.18 – Продолжительность вегетации и межфазных периодов у сортов расторопши пятнистой в условиях темно-каштановых почв сухостепной зоны Поволжья, дней (среднее за 2006-2009 гг.) Анализ данных о темпах прохождения фенологических фаз растениями расторопши пятнистой в различных зонах Поволжья показал, что в сухостепной зоне на темно-каштановых почвах продолжительность вегетационного периода на 5- дней короче, чем в зоне черноземной степи Поволжья.

Формирование густоты стеблестоя. В условиях с ограниченной влагообеспеченностью в зоне темно-каштановых почв полевая всхожесть у всех изучаемых сортов расторопши пятнистой была на 6-7 % ниже, чем в условиях хорошо обеспеченной влагой зоны черноземной степи Поволжья (таблица 3.19, приложение 12).

Различий между сортами по полевой всхожести не установлено, и она находилась на уровне 82,7-85,3 %. Так же на темно-каштановых почвах сухой степи Поволжья незначительными были различия и по сохранности растений между сортами, которая была на уровне 87,0-88,7 % (таблица 3.19, приложение 13). По сравнению с более обеспеченной влагой зоной черноземных почв степного Поволжья сохранность растений снижалась на 6-7 %, что обусловлено более низкими запасами продуктивной влаги в данной зоне по сравнению с зоной черноземных почв степного Поволжья.

Таблица 3.19 – Формирование стеблестоя сортов расторопши пятнистой в условиях сухостепной зоны Поволжья на темно-каштановых почвах, среднее за 2006гг.

Меньшая сохранность растений обусловила менее интенсивное формирование густоты стеблестоя в условиях ограниченной влагообеспеченности на темнокаштановых почвах степного Поволжья по сравнению с зоной черноземных почв с достаточной влагообеспеченностью.

Более продуктивные сорта Панацея и Амулет имели к уборке большее количество побегов на 1 растение (4,3-4,5 шт.) и корзинок (3,3-3,5 шт.) по сравнению с сортами Дебют и Самарянка, сформировавших по 3,8 и 3,9 побегов и 2,1 и 3, корзинок соответственно.

Корреляционный анализ позволил выявить очень высокую зависимость между количеством побегов и урожайностью семян расторопши пятнистой (r=0,93), которая описывается уравнением прямой линейной регрессии у=1,1533х + 1, (рисунок 2).

Количество прордуктивных побегов Рисунок 2. Влияние количества продуктиынх стеблей на урожайность семян расторопши сорта Панацея (среднее за 2006-2008 гг.) Фитометрические показатели. У сортов Панацея и Амулет растения отличались лучшим развитием: высота растений к моменту уборки составила 119см, листовая поверхность в момент цветения – 27,14-28,85 тыс.м2, ФП – 1461тыс.м2/га х дней, а ЧПФ – 2,9-3,0 г/м2, а у сортов Дебют и Самарянка эти показатели были ниже на 15-18 % (таблица 3.20, приложение 14).

Таблица 3.20 – Фитометрические показатели посевов различных сортов расторопши пятнистой в условиях темно-каштановых почв сухостепного Поволжья (среднее за 2006-2009 гг.) Сорта растений, Анализ показателей площади листовой поверхности и урожайности семян расторопши пятнистой так же показал между ними тесную корреляционную зависимость: r=0,90, уравнение линейной зависимости у=3,087х + 7,1499 (рисунок 3).

Рисунок 3. Влияние листовой поверхности на урожайность семян расторопши пятнистой сорта Панацея, среднее за 2006-2008 гг.

Продуктивность расторопши пятнистой в условиях ограниченной влагообеспеченности на темно-каштановых почвах сухостепной зоны Поволжья также нуждается в изучении. В этой зоне продуктивность всех изучаемых сортов была на 15-20 % ниже по сравнению с хорошо обеспеченными влагой почвами черноземной степи Поволжья. Максимальная урожайность семян наиболее продуктивных сортов Панацея и Амулет в среднем за 2006-2008гг. составила 0,72 и 0,80 т/га соответственно, что выше на 28-39 % по сравнению с сортами Самарянка и Дебют (таблица 3.21).

Следует отметить, что в засушливые годы разница в урожайности семян между сортами сглаживается и не превышает 10-14 %. Это позволяет сделать вывод, что наиболее продуктивные сорта Панацея и Амулет в ущерб урожаю семян формируют хорошо развитую надземную биомассу и на это расходуют значительную долю почвенной влаги, которой в засушливые годы недостаточно для формирования и налива семян.

Таблица 3.21 – Урожайность семян и содержание масла у различных сортов расторопши на темно-каштановых почвах сухостепной зоны Поволжья рянка цея У более низкорослых сортов Дебют и Самарянка по сравнению с сортами Панацея и Амулет в засушливые годы наблюдается меньшая разница в снижение урожайности – в пределах 14-18 %, а во влажные годы, наоборот, сорта Панацея и Амулет значительно превосходят сорт Дебют – на 28-41 %.

Таким образом, сорт Дебют является более засухоустойчивым и стабильным по урожайности. А у сортов Панацея и Амулет потенциал продуктивности выше, но более полно реализуется он во влажные годы. По качественным показателям семян преимущество сохраняется за сортами Панацея и Амулет, которые формируют более крупные семена, в составе которых доля крупной и средней фракции (6-8 мм) составляет 55,3-57,2 % против 43,4 и 48,9 у сортов Дебют и Самарянка (таблица 3.22).

Доля мелкой фракции (4-5 мм) у сортов Дебют и Самарянка выше – 27,4 и 25,3 %, тогда как у сортов Панацея и Амулет только 23,3 и 21,8 % соответственно.

Так же семян очень мелкой фракции (менее 4 мм) выше на 4,8-8,2 % у сортов Дебют и Самарянка по сравнению с Панацеей и Амулетом.

Более высокая продуктивность сортов Панацея и Амулет обусловлена структурой урожая (таблица 3.23): количеством корзинок с 1 растения, количеством семян с 1 корзинки, массой семян с 1 растения и массой 1000 семян, которые у сорта Дебют составили 2,1 шт., 137,8 шт., 2,1 г и 24,9 г; а у сортов Самарянка, Панацея и Амулет эти показатели были выше на 12-14 %.

Таблица 3.22 – Качество семян различных сортов расторопши пятнистой на каштановых почвах в условиях сухостепной зоны Поволжья Сорта рянка По содержанию растительного масла существенных отличий между сортами не установлено. Следует отметить, что на содержание масла в семенах расторопши пятнистой более значительное влияние оказали условия влагообеспеченности в период вегетации расторопши. Так, в засушливом 2007 году наблюдалось снижение содержания растительного масла по всем изучаемым сортам и находилось в пределах 26,5-28,0 %, а в более благоприятные по количеству осадков 2006 и 2008 годы оно было выше и достигло у сорта Дебют 27,5-29,5 %, а у сортов Панацея и Амулет 29,1-30,8 и 29,4-32,0 % соответственно.

Таблица 3.23 – Урожайность и структура урожая различных сортов расторопши пятнистой на темно-каштановых почвах сухостепной зоны Поволжья (на опытном участке колхоза «Михайловское» Марксовского района Саратовской области), По количеству фитолигнанов выделились сорта Панацея и Амулет – 3,2 % и 3,3 % флаволигнанов против 2,7 и 2,8 % соответственно у сортов Дебют и Самарянка. Более полную оценку изучаемых сортов можно получить по степени эффективности использования ими влаги почвы и осадков.

Засухоустойчивость сорта Дебют подтверждается меньшим снижением урожайности (на 14-18 %) в засушливые годы по сравнению с влажными годами, а у сортов Самарянка и Панацея это снижение достигает 28 и 41 % соответственно.

Однако наиболее продуктивно и рационально используют влагу сорта Панацея и Амулет, которые на формирование 1 т семян расходуют 2646 и 2395 м3 влаги соответственно (таблица 3.24, приложение 15). У других сортов коэффициент водопотребления был значительно выше: у сорта Самарянка – 3110 м3/т или на 464 м влаги больше, чем у сорта Панацея; у сорта Дебют соответственно 3662 м3/т или выше на 1016 м3/т или на 28 % по сравнению с сортом Панацея, а по сравнению с сортом Самарянка увеличение составило 552 м3/т или 18 % соответственно.

Сорт Дебют по сравнению с другими сортами отличается большей скороспелостью и поэтому полнее использует влагу осенне-зимнего периода, кроме того он характеризуется засухоустойчивостью и хотя не высокой, но устойчивой урожайностью даже в засушливые годы. Поэтому его следует считать одним из наиболее адаптированных для возделывания в условиях темно-каштановых почв сухостепной зоны Поволжья.

Таблица 3.24 – Показатели водопотребления у различных сортов расторопши пятнистой в сухостепном Поволжье на каштановых почвах, среднее за 2006-2009 гг.

А также следует применять наряду с сортом Дебют более продуктивные и районированные в данной зоне сорта – это Самарянка и Панацея, которые в засушливые годы превосходят сорт Дебют на 5 и 11 %, а во влажные годы на 14 и 30 % соответственно.

Таким образом, сравнительная оценка продуктивности различных сортов расторопши пятнистой по комплексу показателей (урожайности семян и ее устойчивости по годам, содержании растительного масла и флаволигнанов) показала, что в условиях черноземной степи Поволжья наиболее продуктивные районированные сорта Панацея и Самарянка, обеспечивающие получение 0,90 и 0,71 т/га семян (с колебаниями по годам от 0,62 до 1,05). В условиях сухостепной зоны Поволжья на темно-каштановых почвах наряду с районированными и наиболее продуктивными сортами Панацеей и Самарянкой устойчивую продуктивность, хотя и невысокую – 0,51 т/га (с колебаниями по годам от 0,44 до 0,55 т/га) в острозасушливые годы подтверждает сорт Дебют.

Выведенный нами сорт Амулет рекомендован к использованию в различных микрозонах сухой степи Поволжья, показал наиболее высокую продуктивность: на черноземных почвах – 1,04 т семян с гектара и на темно-каштановых почвах – 0,80 т/га семян, что на 12-48 % выше по сравнению с другими сортами.

В богарных условиях сорта расторопши Панацея и Амулет с периодом вегетации 97-105 дней, формируя посевы с максимальной площадью листьев 49,5-54, тыс. м2/га и фотосинтетическим потенциалом 1490-1680 тыс. м2/суток/га, наиболее полно используют сумму эффективных температур (68-72 %) и обеспечивают получение 1,05-1,17 т/га семян.

Высокие темпы роста и развития расторопши при оптимальной густоте стояния растений, внесении минеральных удобрений, вспашке на глубину 25-27 см в сочетании с предпосевным боронованием и культивацией повышают продуктивность агрофитоценозов до 1,25-1,45 т/га семян за счет большей продолжительности работы ассимиляционного аппарата, лучшей архитектоники посевов и продуктивности фотосинтеза.

Выявлена биологическая особенность расторопши пятнистой - наличие удлиненных периодов вегетации от всходов до образования розетки листьев (30дней), и от образования розетки до бутонизации (13-17 дней), а последующие периоды (бутонизация-цветение, цветение-плодообразование и плодообразование-созревание) были более короткими и равновеликими по 6-9 дней.

Наиболее продолжительным был период вегетации (104 дней) на обычном рядовом способе посева и норме высева 100 тыс. всхожих семян на 1га. Самый короткий период вегетации (98 дней) наблюдается на обычном рядовом способе посева с нормой высева 700 тыс. всхожих семян на га. Внесение удобрений удлиняло вегетационный период на 8-10 дней, а применение орошения на 12-27 дней.

В начале вегетации для расторопши характерны низкие темпы роста и развития растений, которые к фазе бутанизации усиливаются и в фазу цветения - формирования плодов максимальный сбор надземной зеленой биомассы – 35,2 т/га и листовой поверхности – до 52,0 тыс. м2/га. Установлено, что основные критерии оценки степени засухоустойчивости, такие как остаточный водный дефицит, количество открытых устьиц, содержание связанной воды, водоудерживающая способность, показатели элементов структуры растений у расторопши на 12-17 % ниже по сравнению с представителем этого же семейства – татарником. Поэтому расторопша по засухоустойчивости уступает татарнику, как наиболее засухоустойчивому представителю этого семейства.

На черноземных почвах степной зоны Поволжья максимальную урожайность семян при обычном рядовом способе посева и норме высева 500 тыс. всхожих семян на 1 га в среднем за 4 года дал сорт Амулет – 1,04 т/га и сорт Панацея – 0,90 т/га, что на 22-30 % выше по сравнению с сортами Дебют и Самарянка. У высокорослых сортов Панацея и Амулет высота растений составила – 138-142 см, ФП – 1510-1610 тыс. м2/га сутки, количество побегов на одно растение – 3,2шт., количество корзинок – 2,7-3,9 шт. и масса семян с одного растения – 2,5г, что на 12-20 % выше по сравнению с более низкорослыми и скороспелыми сортами Дебют и Самарянка. В семенах расторопши сорта Амулет и Панацея было высоким содержание масла – 28,0-30,5 % и флаволигнанов – 3,3-3,5 %, что на 12-15 % превышало эти показатели у сортов Дебют и Самарянка. В посевах расторопши установлены тесные взаимосвязи между урожайностью и такими показателями структуры урожая, как число корзинок у=3,086х + 7,1499 (r=0,92).

В зоне степного Поволжья на темно-каштановых почвах с ограниченной влагообеспеченностью урожайность и качество семян, показатели роста и развития растений различных сортов расторопши были на 18-20 % ниже, чем в зоне черноземной степи: фотосинтетический потенциал – 1117-1461 тыс. м2/га сутки, количество побегов на 1 растении 2,8-3,5 шт., число корзинок на 1 растение – 2,3шт., масса семян с 1 растения – 2,1-2,6 г.

В этой зоне максимальную урожайность семян сформировал сорт Панацея – 0,72 т/га и сорт Амулет – 0,80 т/га при обычном рядовом способе посева и норме высева 400 тыс. всхожих семян на 1 га, а у сортов Самарянка и Дебют она составила 0,64 и 0,52 т/га соответственно или на 20-28 % ниже.

В период вегетации большой разницы по засоренности посевов сортов расторопши различных групп спелости не было, но к моменту уборки на посевах высокорослых и среднеспелых сортов Амулет и Панацея число сорняков было в 1, раза меньше, чем на посевах раннеспелых и низкорослых сортов Дебют и Самарянка. В пределах одного сорта засоренность резко возрастала с уменьшением нормы высева от 700 до 100 тыс. всхожих семян на гектар.

4 ВЛИЯНИЕ НОРМЫ ВЫСЕВА И СПОСОБОВ ПОСЕВА

НА ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ

В УСЛОВИЯХ СТЕПНОЙ ЗОНЫ ПОВОЛЖЬЯ

Среди проблем, связанных с дальнейшим совершенствованием технологии возделывания любой сельскохозяйственной культуры, особого внимания заслуживает выбор оптимальной площади питания, норм высева и способов посева.

Увеличение площади питания отдельного растения ведет к повышению его семенной продуктивности, то для всего посева увеличение урожайности связано с повышением густоты стояния растений до определенного предела. Как правило, условия для максимальной продуктивности отдельного растения и посева в целом не совпадают. В посевах с различной густотой стояния растений создаются разные условия температуры, освещенности, подтока углевода, питания и т.д., что прямо влияет на поглощение ФАР и интенсивность процессов фотосинтеза и дыхания растений.

По вопросу оптимальной нормы высева и способов посева расторопши пятнистой среди исследователей нет единого мнения. Их рекомендации варьируют от 1,0 до 0,2 млн. всхожих семян на 1 га [15, 101, 102, 175, 212, 213]. Для условий степной зоны Поволжья не установлены оптимальные нормы высева и способы посева расторопши пятнистой. В связи с этим нами в условиях хорошо обеспеченных влагой черноземных почв степной зоны Поволжья изучались способы посева и нормы высева расторопши пятнистой в 2000-2003 гг. на опытном поле ФГНУ «Россорго», расположенном в зоне черноземной степи Саратовского Правобережья 4.1 Рост и развитие растений расторопши пятнистой Густота стояния растений является лимитированным элементом урожайности, поскольку она обуславливается потенциалом таких факторов, как вода, свет, температура, почвенное плодородие [164]. Вышеуказанные факторы оказывают влияние, прежде всего на прорастание семян, появление всходов и оцениваются через показатель полевой всхожести [211, 212].

Фактическая густота стояния растений во всех наших опытах была близка к заданной. Наблюдения показали, что для семян расторопши пятнистой характерна высокая полевая всхожесть. Анализ экспериментальных данных показал, что, несмотря на засушливые условия 2002 года, она не опускается ниже 75,5 а в условиях оптимального увлажнения нижний критерий показателя полевой всхожести составил 81,0 % (таблица 4.1).

Таблица 4.1 – Влияние норм высева и способов посева на полевую всхожесть расторопши пятнистой на черноземных почвах сухой степи Поволжья ширина междусемян, Рядовой, междурядьями, Широкорядный, F факт по факторуА F факт. по фактору F факт. по фактору НСР05 по фактору НСР05 по фактору Изучение полевой всхожести семян показало, что с увеличением нормы высева она имеет тенденцию к понижению. Так, полевая всхожесть на варианте с шириной междурядий 15 см при норме высева 100 тыс. всхожих семян на 1га достигла 82,4 %, а при норме высева 700 тыс. шт./га снизилась на 6,0 % и составила 76,4 %. На обычном рядовом посеве (30 см) при норме высева 100 тыс. шт./га полевая всхожесть составила 83,6 %, а при повышении нормы высева до 300 тыс.

шт./га снижалась на 5,2 %. Аналогичная закономерность наблюдалась и на широкорядном способе посева (60 см).

Аналогично полевой всхожести изменялась и сохранность растений. Во влажном 2000 году максимальный показатель сохранности растений составил 97,1 %, что на 3,1 % выше по сравнению с максимальным показателем (94,0) в засушливом 2002 году (таблица 4.2).

Таблица 4.2 – Сохранность расторопши пятнистой в зависимости от способов посева и норм высева на черноземных почвах сухой степи Поволжья Способ посева и ширина междурядий Рядовой, междурядьями Широко- 100 83,6 97,1 76,3 94,0 74,5 93,1 77,8 96,0 78,1 95, рядный, F факт по факторуА F факт. по фактору В F факт. по фактору АВ Нормы высева и способы посева оказывали влияние на сохранность растений к концу вегетационного периода. Так, на обычном рядовом посеве при увеличении нормы высева от 100 до 700 тыс. всхожих семян на 1 га сохранность растений снижалась от 96,1 % до 91,2 %, то есть на 5 %. При ширине междурядий 30 см и увеличении нормы высева отмечалось снижение сохранности растений от 96,2 % до 92,1 %, то есть на 4,1 %. Закономерно, что максимальный показатель сохранности растений наблюдался на обычном рядовом и широкорядном способах посева с нормой высева семян 100 тыс. шт./га и составил 96,1;

96,2 и 95,1 % соответственно, что на 5 % выше по сравнению с повышенными нормами высева – 700 тыс. шт./га (обычный рядовой посев, 15 см), 300 тыс.

шт./га (рядовой посев, 30 см) и 200 тыс. шт./га (широкорядный посев, 60 см).

В зависимости от складывающихся погодных условий и основных агротехнических приемов возделывания в разные годы проведения исследований темпы роста и развития были неодинаковыми. Дата наступления полных всходов расторопши пятнистой по годам несколько различалась. Так, появление всходов в острозасушливом 2002 г. отмечалось через 9 дней, а в период дождливой и прохладной весны 2000 года период посев-всходы был растянут до 15 дней (приложение 1-3).

Изучение особенностей роста и развития растений расторопши, а также их изменение в зависимости от размещения растений на площади позволило выявить ряд закономерностей в формировании этих показателей.

Так, на первых этапах роста и развития расторопши пятнистой, существенных различий в зависимости от густоты стояния растений не наблюдалось. Однако в дальнейшем разница в развитии растений становится все более заметной.

Так, цветение первых растений на варианте с шириной междурядий 15 см и нормой высева 700 всхожих семян на га наступило на 11 дней раньше, чем на вариантах с нормой высева 100 тыс. шт./га и широкорядном способе посева (60 см). На данных вариантах опыта разница в сроках наступления фазы начала плодообразования составила 4 дня и фазы полного созревания семян – 5 дней (таблица 4.3).

Таблица 4.3 – Влияние способов посева и норм высева на продолжительность межфазных периодов расторопши пятнистой на черноземных почвах, среднее за 2000-2003 гг.

Способ Норма вы- Продолжительность межфазных периодов вегетации, дней Вегетац рядовой, междурядьями, рядный, В среднем за 4 года наиболее продолжительный период вегетации (108,3 дня) отмечался в наших опытах на вариантах с нормой высева семян 100 тыс. шт./га на широкорядном (60 см) и рядовом способе посева (30 см). Самый короткий период вегетации (97,2 дней) наблюдался на вариантах с нормой высева 500-700 тыс.

шт./га обычного рядового способа посева.

В связи с этим условия для опыления цветков отдельных корзинок растения широкорядного способа посева в целом, как правило не одинаковые. Отсюда осемененность корзинок и степень зрелости их семян также существенно различаются, что сказывается на качестве уборки.

Нами была отмечена следующая закономерность: чем гуще посев и чем равномернее расположены растения на площади, тем короче период их цветения. Так на варианте с нормами высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га и обычном рядовом способе посева (15 см) продолжительность периода цветение-плодообразование протекала на 4 дня дольше по сравнению с нормой высева 700 тыс. всхожих семян на 1 га.

Отмеченная особенность повлияла и на продолжительность периода созревания семян, которое также на загущенных посевах с нормой высева 700 тыс. всхожих семян на 1 га оказалось на 2-3 дня длиннее, чем на разреженных посевах с нормой высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га. Неодновременное цветение корзинок при широкорядном способе посева привело к тому, что в целом эти растения цвели на 3-4 дней дольше, чем растения обычного рядового посева.

Проведенное нами изучение влияния агроклиматических ресурсов на среднесуточные приросты растений показало, что прирост растений по годам в начале вегетации отличается незначительно и к фазе образования розетки колеблется от 1,1 до 2,2см (таблица 4.4, приложения 16-19).

Наибольшая разница в темпах роста растений в различные по метеоусловиям годы, отмечается в фазе бутонизации. Так, на обычном рядовом посеве с нормой высева семян 500 тыс. шт./га в засушливые годы максимальный суточный прирост составил 2,2-2,8см, а во влажном 2002 году – 4,2-5,1 см, что в 1,5-1,7 раза выше.

Отмеченное ингибирующее влияние засушливых условий отмечено по всем вариантам опыта. Влияние различных способов посева и норм высева, начиная с первых этапов роста растений, сказывалось на среднесуточных приростах растений. Однако, в начале вегетации варианты незначительно отличались по среднесуточным приростам, и разница составила в фазу образования розетки 0,2-0,4 см, а в фазу бутонизации – цветения эта разница увеличилась до 0,8-1,6 см.

Но по мере увеличения вегетативной массы происходило взаимное затенение растений на вариантах обычного рядового посева с нормой высева 700 тыс.

всхожих семян на 1 га, что обусловило снижение среднесуточных приростов в высоту в фазу бутонизации на 1,4 см по сравнению с нормой высева 100 тыс. шт./га.

В фазу цветения наблюдался максимальный прирост – 2,5 см на варианте обычного рядового посева с нормой высева 100 тыс. шт./га против 0,9 см достигнутыми при норме высева 700 тыс. шт./га.

Таблица 4.4 – Влияние нормы высева и способов посева на среднесуточные приросты и высоту растений расторопши пятнистой, среднее за 2000-2003 гг.

посева всхожих фаз ции рядовой, Рядовой с расширенНачало бутонизации рядный, На широкорядном посеве (60 см) с нормой высева 100 тыс. всхожих семян/га в результате повышенного количества растений в рядке и их взаимного затенения среднесуточные приросты в высоту снижались и составили в фазу бутонизации 1,0 см, а в цветении – 1,4 см, что в 1,6-1,8 раза ниже по сравнению с обычным рядовым посевом при одной и той же норме высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га.

Максимальные приросты на обычном рядовом способе посева и низкой норме высева семян обусловили и большую их высоту к моменту цветения по сравнению с высокими нормами высева. Это наблюдается по всем способам посева. Так на варианте с нормой высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га обычного рядового способа посева (15 см) высота растений составила 152 см, что на 55 % выше по сравнению с нормой высева 700 тыс. шт./га. При норме высева 100 тыс.

всхожих семян на 1га на рядовом (30 см) и широкорядном (60 см) способах посева по сравнению с обычным рядовым способом (15 см), высота растений к моменту цветения была ниже и составила соответственно 129 и 86 см.

4.2. Особенности формирования ассимиляционной поверхности Особенности роста и развития растений, формирование ассимиляционной поверхности определяются, прежде всего, густотой стояния растений и их размещением в рядах и междурядьях.

В наших опытах установлено, что в начале вегетации расторопши пятнистой ее рост и развитие идет незначительно. Поэтому темпы роста листьев и их площадь нарастали по мере увеличения ширины междурядий от 15 см – обычный рядовой посев(15 см) до 30 см – рядовой и 60 см – широкорядный способ посева.

В лабораторном опыте после образования первого настоящего листа с целью создания одинаковых условий для их роста была проведена прорывка растений.

При этом на один погонный метр было оставлено на всех способах посева по десять растений: это обеспечило получение на 1 м2 на обычном рядовом посеве ( см) 66,6 растений, рядовом (30 см) 33,3 растений и широкорядном (60 см) 16, растений.

В зависимости от ширины междурядий изменялась и динамика образования листьев у расторопши пятнистой (рисунок 4).

Рисунок 4. Влияние способов посева на динамику образования количества листьев расторопши, среднее за 2000-2003 гг.

На первых этапах развития растений количество листьев в зависимости от способа посева изменяется незначительно. В начале роста стеблей и закладки соцветий формирование листьев увеличивается (6,1-8,5шт. на 1 растение) и к фазе начало цветения на широкорядном посеве (60 см.) образовалось на 1 растении в среднем 14 листьев, а на обычном рядовом (30 см.) – 12 и на рядовом (15 см) способе посева – 11 листьев.

В опытах также установлена закономерность в формировании массы листьев в зависимости от способов посева (рисунок 5). В начале вегетации существенных различий в образовании массы листьев в зависимости от способа посева не было.

Рисунок 5. Влияние способов посева на динамику нарастания сухой массы листьев расторопши пятнистой, среднее за 2000-2003 гг.

Во время бутонизации масса листьев одного растения на обычном рядовом (15 см), рядовом (30 см) и широкорядном (60 см) способах посева составила 14, 16 и 22 г соответственно. В фазу цветения масса листьев на широкорядном посеве составила 27,5 г, а на обычном рядовом и рядовом способах посева она была в 1,3-1,5 раза ниже.

Расчеты площади листовой поверхности расторопши пятнистой при разных способах посева и одном и том же количестве растений – 10 шт. на один погонный метр и различном на 1 м2 – при обычном рядовом (15 см) – 66,6 шт., рядовом (30 см) – 33,3 шт., широкорядном (60 см) – 16,6 шт. (см. таблице 4.5).

При различных способах посева и при одинаковом количестве растений на погонный метр (10 шт.), но различным на 1 м2 максимальная площадь листовой поверхности была на обычном рядовом способе посева (15 см) и составила м2, а на рядовом (30 см) и широкорядном (60 см) она составила соответственно 24400 и 14100 м2 на гектар. Аналогичным было влияние способов посева и нормы высева на листовую поверхность одного растения, которая была на 98,6-87,5 см ниже на обычном рядовом посеве по сравнению с рядовым (30 см) и широкорядным (60 см).

Таблица 4.5 – Влияние способов посева на величину листовой поверхности расторопши, среднее за 2000-2003 гг.

Количество растений, шт., на Площадь листьев Площадь лиСпособы посева, шиодного растения, стьев на 1 га, Обычный рядовой ( Таким образом, только на обычном рядовом посеве (15 см) площадь листовой поверхности достигала почти оптимальных значений и была в 1,5-2,5 раза выше по сравнению с рядовым и широкорядным способами посева. Это обусловлено разницей в густоте стояния растений на 1 м2 при различных способах посева.

Такое преимущество обычного рядового способа достигнуто за счет более равномерного размещения и оптимальной площади питания растений, исключающей значительное загущение, а, следовательно, и угнетение растений в рядке, что приводит к повышению их фотосинтетической активности.

Нами в течение 2000-2003 годов в полевых опытах проводилось изучение основных показателей фотосинтетической деятельности расторопши по всем вариантам опыта. Установлено значительное изменение площади листьев в зависимости от способов посева, норм высева и метеорологических условий вегетационного периода.

Так, во влажном 2000 году разница в площади листьев начинает проявляться уже в начале вегетации. Например, на варианте обычного рядового посева с нормой высева 500 тыс. шт./га площадь листьев во влажном 2000 году в фазе образования розетки составила 9,1 тыс. м2/га, что на 70,8 % выше по сравнению с данным показателем в засушливом 2002 году (приложение 20).

Максимальной площадь листьев была в 2000 году в фазе полного цветения на варианте при обычном рядовом посеве с нормой высева 500 тыс. шт./га и достигла 87,8 тыс.м2/га, что на 41,3 % выше этого показателя в засушливом 2002 году, который составил 52,4 тыс.м2/га.

Аналогичная закономерность в формировании листовой поверхности в зависимости от погодных условий наблюдалась по всем вариантам опыта.

Было выявлено, что показатели листовой поверхности на первых этапах развития растений невысокие и в зависимости от нормы высева колеблются от 0,2 до 0,9 тыс. м2/га в фазу 2-3 пар листьев и от 3,1 до 6,4 тыс.м2/га в фазу образования розетки, а активный рост листовой поверхности отмечается перед бутонизацией – от 12,0 до 32,6 тыс.м2/га (таблица 4.6, приложение 20). Листовая поверхность в расчете на 1 га возрастает по мере загущения травостоя и достигает максимальных значений в фазу плодообразования. Растения на варианте с нормой высева 500 тыс. шт./га при обычном рядовом посеве в фазу плодообразования образуют максимальную листовую поверхность – 51,51 тыс.м2/га, что на 22,39 тыс.м2 или 38,2 % больше по сравнению с этим же способом посева, но с более низкой нормой высева семян 100 тыс. шт./га. Как при более низких, так и при более высоких нормах высева по сравнению с нормой высева 500 тыс. всхожих семян на 1 га обычного рядового посева и 100 тыс. шт./га рядового (30 см) и широкорядного (60 см) способов посева листовая поверхность снижается.

Таблица 4.6 – Влияние нормы высева и способов посева на динамику формирования листовой поверхности, тыс.м2/га, среднее за 2000-2003 гг.

Способ по- высева, 4- Обычный рядовой, расширенными меж- дурядьями, Широкорядный, Во время созревания семян в связи с отмиранием нижних листьев также происходило уменьшение ассимилирующей поверхности. В связи с этим необходимо установить, при какой густоте травостоя формируется листовая поверхность оптимальных размеров и на этом уровне удерживается продолжительное время, формируя максимальный урожай.

В наших опытах такими вариантами, отвечающими этим требованиям, являются рядовой посев (15 см) с нормой высева 500 тыс. всхожих семян на 1 га, а также рядовой (30 см) и широкорядный посев (60 см) при норме высева 100 тыс.

всхожих семян на 1 га.

Изучение влияния норм высева и способов посева на динамику формирования листовой поверхности одного растения позволило установить, что в начале вегетации вследствие небольших размеров растений их угнетающее действие друг на друга незначительно, и поэтому показатель ЛП существенно не отличался при разной густоте стояния растений. С ростом растений их взаимное угнетающее действие друг на друга усиливается и по мере загущения травостоя на обычном рядовом посеве от 100 до 700 тыс. всхожих семян на 1 га площадь листьев одного растения снижалась в фазу цветения от 0,44 м2до 0,12 м2, что составляет 28 % (таблица 4.7).

На рядовом способе посева (30 см) площадь листьев одного растения в фазу цветения изменялась от 0,31 м2 при норме высева семян 100 тыс. шт. на 1 га до 0,18 м2 при норме высева 300 тыс. шт. семян на 1 га, а на широкорядном посеве (60 см) снижение листовой поверхности при увеличении нормы высева от 100 до 200 тыс. составило от 0,38 до 0,30 м2.

Разреженные посевы из-за меньшего количества растений при норме высева 100 тыс. шт. семян на 1 га формировали и меньшую площадь листьев на гектаре.

Изучение особенностей формирования ассимиляционного аппарата одного растения и всего травостоя с 1 га позволили выявить следующую зависимость: с увеличением густоты травостоя величина ассимиляционного аппарата индивидуального растения снижается, а в расчете на 1 га – увеличивается в результате компенсации низкой индивидуальной листовой поверхности одного растения повышенной густотой стояния растений.

Таблица 4.7 – Влияние способов посева и норм высева на динамику формирования листовой поверхности одного растения расторопши пятнистой, м (среднее за 2000-2003 гг.) Способ посева и высева, ширина между- тыс. всхо- формирование начало фазы полное формирова- полная рядий жих семян розетки бутонизации цветение ние плодов спелость Рядовой, 30 см Широкорядный, Проведенный нами регрессионный и корреляционный анализ показал высокую степень зависимости листовой поверхностиь от нормы высева, которая характеризуется высоким коэффициентом детерминации – R2 = 0,7042 (рисунок 6).

При этом уравнение регрессии имеет следующий вид y = 3,25x+30.

Рисунок 6. Зависимость площади листовой поверхности от нормы высева расторопши пятнистой, среднее за 2000-2003гг.

Проведенный нами регрессионный и корреляционный анализ так же показал высокую степень зависимости от величины листовой поверхности урожая семян расторопши, которая характеризуется коэффициентом детерминации R2=0,7042. При этом уравнение регрессии имеет вид соответственно:

у=66,48x+10,51 (рисунок 7).

Это свидетельствует о том, что потенциал урожайности расторопши пятнистой зависит от размеров ассимиляционной поверхности.

Интегральным показателем, характеризующим светопоглощающую способность посевов, является фотосинтетический потенциал (ФП), с величиной которого находится в прямой зависимости накопление органической массы посевов. По мнению А.А. Ничипоровича (1966), ФП определяет полноценность формирования урожая в динамике и степень совершенства посева [159, 160].

Рисунок 7. Зависимость урожайности семян расторопши пятнистой от площади листовой поверхности, за 2000-2003гг.

Нужно отметить, что показатели фотосинтетического потенциала (ФП), полученные в засушливые годы, из-за неблагоприятных погодных условий на 38,8ниже по сравнению с показателями, достигнутыми во влажные годы (таблица 4.8).

Таблица 4.8 – Влияние нормы высева и способов посева на показатели суммарного фотосинтетического потенциала расторопши, тыс.м2/га* дней Способ посева, шивсхожих семян на Обычный рядовой, Рядовой, 30 см Широкорядный, ФП в зависимости от густоты стояния растений составил 781,1-1574,0 тыс. м /га *дней. По ФП рассматриваемых вариантов можно отметить следующие особенности: наиболее высокий ФП наблюдался на варианте обычного рядового посева с густотой стояния растений 500 тыс. шт./га и составил 1574,0 тыс. м2 /га *дней, что в 2,6 раза выше по сравнению с широкорядным посевом (60 см) и нормой высева 100 тыс. шт./га.

При обычном рядовом способе посева с увеличением нормы высева семян от 100 до 500 тыс. шт./га происходит повышение ФП от 1001,8 до 1574,0 тыс. м /га*дней, что составляет 56,5 %, а дальнейшее повышение нормы высева до тыс. шт. семян на 1 га приводило к снижению его на 29,4 %.

При рядовом (30 см) и широкорядном (60 см) способах посевах максимальный ФП получен при норме высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га и составил 1243,4 и 915,2 тыс. м2*га/дней соответственно, а дальнейшее повышение нормы высева до 200-300 тыс. всхожих семян на 1 га приводит к снижению ФП на 11- Таким образом, при возделывании расторопши пятнистой на товарные цели в зоне черноземной степи Поволжья для каждого способа посева оптимальная норма высева установлена – 500 тыс. всхожих семян на 1 га для обычного рядового посева и 100 тыс. шт. на 1 га для рядового (30 см) и широкорядного (60 см), при которых формируются максимальные показатели ЛП и ФП, обеспечивающие наибольшую величину накопления органической массы растений.

4.3 Динамика формирования урожая зеленой и сухой биомассы Поскольку у расторопши пятнистой соцветия являются основным лекарственным сырьем, то технология ее возделывания должна быть направлена на увеличение количества и массы соцветий.

Нами установлена прямая зависимость между интенсивностью образования вегетативной массы и массой соцветий. Это обусловлено процессами ветвления, определяющими образование стеблей, листьев и соцветий. Результаты наших исследований показали, что высота растений с увеличением междурядий снижается в 1,3-1,5 раза (рисунок 8).

Рисунок 8. Высота растений и количество генеративных побегов на одно растение расторопши в зависимости от способов посева с различной шириной По мере возрастания ширины междурядий от 15 до 60 см при одной и той же густоте стояния растений – 100 тыс. шт. на га количество генеративных побегов одного растения увеличивается. Так при обычном рядовом посеве (15 см) оно составило 2 побега, рядовом (30 см) – 3,0 шт., а при широкорядном посеве (60 см) количество генеративных побегов было максимальным – 3,7 побега. Между количеством соцветий на одно растение и шириной междурядий установлена прямая зависимость (рисунок 9).

При обычном рядовом посеве на одном растении их было 1,8 шт., а при увеличении ширины междурядий до 30 см – 2,2 шт. а при ширине междурядий см – 2,5 шт. Масса соцветий изменялась аналогично их количеству. При ширине междурядий 15 см масса соцветий составила 6,5 г. При увеличении междурядий этот показатель возрос до 7,0 г (30 см) и 7,6 г (60 см).

Рисунок 9. Влияние способов посева и различной ширины междурядий на массу и количество соцветий на одно растение расторопши, среднее за 2000-2003 гг.

Анализ данных показателей структуры надземной массы расторопши пятнистой свидетельствует о том, что независимо от способа посева 45-48 % от массы растения составляют стебли, т.е. непродуктивная часть растения, доля листьев составляет 43-45 %, а соцветий – 9-11 % (рисунок 10).

Рисунок 10. Влияние способов посева и различной ширины междурядий на структуру надземных органов одного растения расторопши пятнистой, среднее за 2000гг.

Анализ структуры также подтверждает, что увеличение густоты стеблестоя посева расторопши приводит к повышению доли листьев, т.е. продуктивной части растения. Эта закономерность имеет большое значение в повышении хозяйственного потенциала расторопши путем уменьшения доли стеблей, т.е. непродуктивной части растений, и увеличения доли листьев, которые и определяют фотосинтетический потенциал посева. Это и позволит значительно повысить продуктивность расторопши.

Рассмотренная закономерность в формировании листовой поверхности обусловила аналогичные принципы в накоплении зеленой массы и сухого вещества.

Анализ данных по динамике накопления зеленой биомассы позволил сделать вывод, что ее накопление также зависит от фазы вегетации, нормы высева и способов посева (таблица 4.9, приложение 21).

Наиболее интенсивное накопление вегетативной массы отмечалось в фазу полного цветения. В этот период происходило массовое образование цветков и формирование плодов.

Таблица 4.9 – Влияние способов посева и норм высева на динамику накопления зеленой биомассы расторопши пятнистой на черноземах степной зоны Поволжья, т/га, среднее за 2000-2003 гг.

Обычный рядовой, Широкорядный, Так, на варианте с нормой высева 700 тыс. всхожих семян на 1 га при обычном рядовом способе посева отмечается максимальное накопление зеленой биомассы – 31,7 т/га, что на 13,3 % больше по сравнению с максимальным показателем этого же варианта в предыдущую фазу – бутонизации.

На широкорядном способе посева (60 см) с густотой стояния растений тыс. шт./га процесс образования вегетативной массы проходил менее активно по сравнению с обычным рядовым посевом с такой же густотой стояния растений, что объясняется загущением растений в рядках и сильным их угнетением на широкорядных посевах с нормой высева семян – 100 тыс. шт./га. Отмеченные особенности привели к снижению накопления зеленой биомассы в фазу полного цветения на варианте с шириной междурядий 60 см и нормой высева 100 тыс. шт./га до минимальных размеров – 21,25 т/га, что на 20,6 % меньше по сравнению с обычным рядовым посевом и такой же нормой высева, где этот показатель составил 26,14 т/га и на 22 % ниже по сравнению с рядовым посевом (30 см).

Анализ полученных данных показал, что с увеличением нормы высева динамика нарастания зеленой массы имеет тенденцию к повышению и продолжается до фазы плодоношения. Так, при увеличении нормы высева от 100 до 700 тыс.

шт./га на обычном рядовом посеве происходило увеличение накопления зеленой массы к фазе плодообразования от 30,51 до 35,2 т/га.

При увеличении нормы высева от 100 до 300 тыс. шт./га на рядовом посеве (30 см) наблюдалась аналогичная закономерность – показатель вырос от 26,11 до 28,15 т/га. При широкорядном посеве (60 см) максимальное накопление биомассы наблюдалось при норме высева 100 тыс. шт./га – 20,46 т/га, что на 45,0 % выше по сравнению с нормой высева 200 тыс. шт./га. Вызвано это снижение сильным угнетением растений в результате их загущения в рядках до 14 шт.

В соответствии с темпами формирования зеленой биомассы происходило и накопление сухого вещества, что установлено как по годам исследований (приложение 22), так и в среднем за четыре года (таблица 4.10).

Таблица 4.10 – Влияние способов посева и норм высева на динамику накопления сухой биомассы расторопши пятнистой на черноземах степной зоны Поволжья, т/га, среднее за 2000-2003 гг.

рядовой, Широкорядный, Максимальное содержание сухого вещества отмечалось к фазе созревания.

Так, на обычном рядовом посеве с нормой высева 500 тыс. шт./га к фазе плодообразования образовалось 4,51 т/га сухого вещества, что на 20 % больше по сравнению с его содержанием в предыдущую фазу полного цветения, где этот показатель составил 3,42 т/га.

На широкорядных посевах отмечалась аналогичная закономерность. При норме высева семян 100 тыс. шт./га к фазе плодообразования на рядовом (30 см) и широкорядном (60 см) способах посева образовалось соответственно 4,08 и 2, т/га сухого вещества, что на 12 и 20 % больше по сравнению с предыдущей фазой – цветение, когда было накоплено 2,92 и 2,45 т/га сухого вещества соответственно.

Результаты наших многолетних исследований изучения динамики накопления биомассы расторопши в течение вегетационного периода показаны на рисунках 11, 12 и 13.

Рисунок 11. Особенности динамики формирования надземной массы расторопши при выращивании обычным рядовым способом (15 см), среднее за 2000-2003 гг.

Анализ этих данных подтверждает, что урожайность надземной массы растений расторопши изменяется незначительно в начале вегетации, а в конце фазы образования розетки (через 35-40 дней после всходов) интенсивно идет накопление урожая надземной биомассы, достигая максимальных значений к фазе цветенияплодообразования.

Таким образом, учет динамики накопления биомассы в течение вегетации дает возможность уже в фазу цветения рассчитать математические модели формирования урожая и прогнозировать величину надземной массы расторопши пятнистой в конкретных почвенно-климатических условиях.

Это позволяет сделать вывод, что определение динамики накопления надземной биомассы дает возможность определить ее урожайность на момент ее максимального формирования – фазы цветения-плодообразования. Из приведенных моделей видно, что при выращивании расторопши обычным рядовым способом (рисунок 11) ее продуктивность была максимальной – 200 ц зеленой массы с 1 га и описывается моделью: y=4,167x1,728, с коэффициентом детерминации –R2=0,9716, на рядовом посеве (30 см) ее продуктивность была ниже 180 ц/га: y=0,5265x2,750 с коэффициентом детерминации R2=0,9047 (рисунок 12), а на широкорядном посеве (60 см) урожайность надземной биомассы была самой низкой (170 ц/га):

y=0,8258x2,290 с коэффициентом детерминации – R2=0,9516 (рисунок 13).

Рисунок 12. Особенности динамики формирования зеленой надземной биомассы расторопши при выращивании рядовым способом (30 см), среднее за 2000- Таким образом, проводя учеты динамики накопления надземной массы от фазы 1-2 пары настоящих листьев до цветения – начало плодообразования можно довольно точно определить модели формирования продуктивности расторопши и прогнозировать урожайность надземной биомассы в конкретных почвенноклиматических условиях с учетом особенностей технологии возделывания.

Как установлено, нормы высева и способы посева оказали влияние на формирование надземной биомассы, что закономерно сказалось на динамике роста, расположению корней и массе корней по горизонтам почвы.

Рисунок 13. Динамика формирования надземной зеленой биомассы расторопши при выращивании широкорядным способом (60 см), среднее за 2000-2003 гг.

От формирования корневой системы по горизонтам почвы и ее мощности в значительной мере зависит урожайность зеленой массы и семян расторопши.

Изучение в наших опытах количества и качества корней в различных горизонтах почвы в зависимости от густоты стояния растений облегчает разработку приемов выращивания и ухода за расторопшей. Развитие корневой системы расторопши в связи с приемами выращивания в условиях региона не изучено.

В наших опытах изучали особенности развития корневой системы в зависимости от густоты стояния. Результаты исследований показывают, что не зависимо от густоты стояния растений, 80 % корней расположено в слое 0-50 см (таблица 4.11).

Увеличение нормы высева от 100 тыс. семян на га до 700 тыс. способствовало большей концентрации корней в слое 0-40 см и их масса составила в этом слое 2, т/га или 80 % от общего количества корней в слое 0-100 см. В посевах с высокой густотой стояния растений – 700 тыс. на 1га в метровом слое было максимальное количество корней – 3,04 т/га, обеспечивших образование 29,8 т/га зеленой массы, а в разреженных посевах с густотой стояния растений 100 тыс./га количество и масса корней в метровом слое снижались и составила 2,35 т/га, что обусловило формирование более низкой урожайности надземной массы – 25,9 т/га.

Таблица 4.11 – Влияние густоты стояния растений расторопши на развитие корневой системы при обычном рядовом способе посева, среднее за 2000-2003 гг.

растений, зеленой сухой 0-20 20-40 40-60 60-80 80- Таким образом, в посевах с высокой густотой растений у расторопши формируется более мощная корневая система, главным образом за счет слоя почвы 0-40 см, где она функционирует более интенсивно, обеспечивая максимальный прирост массы корней.

Оптимизация условий для максимального формирования и рационального распределения корней по горизонтам почвы закономерно и пропорционально влияли на образование урожая надземной биомассы и семян расторопши.

В результате изучения корневой массы по горизонтам почвы установлено, что к моменту созревания расторопша накапливает массу корней в зависимости от нормы высева семян от 2,35 до 3,04 т/га.

Способы посева и нормы высева оказали влияние на глубину проникновения и массу корней. Наибольшая разница в накоплении корней наблюдается только в слое 0-20 см, а в глубжележащих горизонтах почва грунта (50-100 см) эта разница несколько сглаживается, так как на всех изучаемых вариантах 70 % корней находилось в слое 0-20 см и лишь 30 % в подпахотном горизонте.

Независимо от нормы высева и способа посева основная масса всасывающих корней (79-80 %) сосредоточена в активном слое почвы – 0-50 см, который является наиболее плодородным и снабжает растения влагой и питательными веществами (таблица 4.12).

На разреженных посевах (100 тыс./га) корневая система проникает в глубинные слои почвы 70-100 см и тем самым улучшается снабжение растений влагой.

Так, на разреженных посевах с нормой высева 100 тыс. всхожих семян на га и обычном рядовом способе посева содержание корней в слое 70-100 см составило 8, % от общей массы корней, что в 2 раза выше по сравнению с загущенными посевами, сформированными при норме высева 500 тыс. всхожих семян на га, где содержание корней составило только 4,4 %.

Таблица 4.12 – Влияние нормы высева и способов посева на формирование корневой системы на черноземных почвах степного Поволжья, среднее за 2000гг.

Слои почвы, см Более глубокое проникновение корневой системы на разреженных посевах имеет большое значение в снабжении растений влагой в засушливых и острозасушливых условиях, когда пересыхают верхние слои почвы, отсутствуют осадки и влагу растения могут получить только за счет глубинных слоев почвы. Особенно важно это учитывать в условиях ограниченной влагообеспеченности каштановых почв сухостепной зоны Поволжья и поэтому здесь следует формировать разреженные посевы расторопши, применяя невысокие нормы высева семян – 100 тыс. шт. на 1 га при широкорядном (60 см) способе посева.

Анализ данных таблицы 4.12 показывает, что на обычном рядовом посеве с повышением нормы высева от 100 до 500 тыс. семян на гектар содержание корней в слое 0-100 см увеличилось на 0,250 т/га или на 12 %. На обычном рядовом посеве с нормой высева 100 тыс. всхожих семян на гектар по сравнению с широкорядным (60 см) и одной и той же норме высева – 100 тыс. семян на гектар корневая система в слое 0-100 см была мощнее на 0,20 т/га или на 9 %.

Такое увеличение мощности корневой системы на обычном рядовом способе посева, по сравнению с широкорядным, вызвано лучшими условиями роста и развития растений за счет более равномерного их размещения, что способствовало более полному использованию солнечной радиации, влаги и питательных веществ.

Увеличение мощности корневой системы на обычном рядовом посеве с повышением нормы высева до 500 тыс. всхожих семян на 1 га способствовало росту надземной биомассы и корней.

Такую особенность формирования корневой системы в зависимости от нормы высева и способов посева следует учитывать при выращивании расторопши пятнистой в условиях повышенной влагообеспеченности черноземных почв степной зоны Поволжья.

4.4 Урожайность и качество семян расторопши пятнистой Указанные выше особенности формирования надземной биомассы и корневой системы в зависимости от нормы высева и способов посева оказали влияние и на урожайность семян и биометрические показатели растений расторопши пятнистой (таблица 4.13, приложение 23).

Прежде всего, необходимо отметить, что при увеличении нормы высева наблюдалась явная тенденция к снижению высоты растений на момент уборки и эта закономерность сохраняется по всем способам посева.

Таблица 4.13 – Влияние норм высева и способов посева на биометрические показатели расторопши пятнистой на черноземах степной зоны Поволжья, среднее за 2000-2003 гг.

Обычный рядовой, Рядовой, рядный, Общая масса одного растения находится в обратной зависимости от нормы высева. На обычном рядовом посеве при увеличении нормы высева от 100 до тыс. шт. на 1 га происходит максимальное снижение массы одного растения от 434,6 г до 65,6 г.

На рядовом посеве (30 см) установлена такая же закономерность: при увеличении нормы высева от 100 до 300 тыс. шт./га масса одного растения изменялась в пределах от 462,5 до 174,7 г.

Аналогичная закономерность наблюдалась и в снижении массы листьев с одного растения при повышении нормы высева. Максимальная масса листьев с одного растения наблюдалась при норме высева 100 тыс. всхожих семян/га по всем способам посева: обычном рядовом посеве (15 см) – 219 г; рядовом (30 см) – 241 г, на широкорядном посеве (60 см) – 160 г.

Отмеченная особенность в формировании листьев идёт в ущерб образовавшемуся количеству корзинок с одного растения, которое при одной и той же норме высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га было максимальным (4,5 шт.) при рядовом посеве (30 см), а при обычном рядовом (15 см) посеве и при широкорядном посеве (60 см) снизилось до 4,2 и 4,1 шт. соответственно.

Способы посева и нормы высева оказали существенное влияние на количество корзинок на одно растение. Так, с увеличением нормы высева от 100 до тыс. всхожих семян на 1 га на обычном рядовом посеве уменьшилось среднее количество корзинок от 4,2 до 1,6 шт.; снизилась масса семян с одного растения от 8,7 до 1,0 г, уменьшилось количество семян с 166 до 119шт. с 1 корзинки, а также снизилась масса 1000 семян от 26,1 до 20,7 г, что составило 32,2 %.

На рядовом (30 см) и широкорядном (60 см) способах так же наблюдалось снижение количества корзинок с повышением нормы высева. На рядовом посеве (30 см) ко количество корзинок на 22,7-15,3 % выше по сравнению с широкорядным (60 см) посевом.

Проведенный корреляционный анализ позволил установить тесную связь между элементами продукционного процесса и урожаем расторопши пятнистой.

Между количеством корзинок на 1 растение и урожайностью установлена прямая зависимость, коэффициент корреляции – r=0,83 (рисунок 14).

Рисунок 14. Зависимость урожайности семян расторопши от количества корзинок Между количеством семян, а также массой семян с одного растения и урожайностью установлена тесная корреляционная связь r= 0,95 и r =0,98 соответственно (рисунки 15 и 16).

Рисунок 15. Влияние количества семян с 1 растения на урожайность семян расторопши, среднее за 2000-2003 гг.

Рисунок 16. Зависимость урожайности семян расторопши от массы семян с 1 растения, среднее за 2000-2003 гг.

Снижение продуктивности отдельных растений на обычном рядовом посеве с повышенной густотой стояния растений, по-видимому, в значительной мере компенсировалось увеличением количества растений на единице площади, что при норме высева 500 тыс. всхожих семян на 1га привело к получению максимальной урожайности семян расторопши – 1,21 т/га, что на 50 % выше по сравнению с нормой высева 100 тыс. шт./га (таблица 4.14).

На рядовом посеве (30 см) максимальный урожай – 0,90 т/га получен при норме высева 100 тыс. всхожих семян на 1 га, что в 1,5 раза выше по сравнению с широкорядным посевом (60 см) при одной и той же норме высева. Между урожайностью семян и густотой стояния растений установлена тесная корреляционная связь – r=0,84 (рисунок 17).

Таким образом, решающее влияние на элементы репродукционного процесса оказывает густота стояния растений, что зависит, прежде всего, от нормы высева семян.

Под влиянием способов посева и нормы высева изменялась и структура урожая. И.И. Синягин (1966) считает, что из трех элементов структуры урожая количество продуктивных стеблей на единицу площади является основным. Количество семян в корзинке, масса 1000 семян есть в значительной мере производное от количества продуктивных стеблей и общих условий произрастания (режим обеспечения влагой, питательными веществами и т.д.) [211].

Таблица 4.14 – Влияние способов посева и норм высева на урожайность семян расторопши пятнистой в ФГБНУ РосНИИСК «Россорго» в условиях черноземных почв степного Поволжья Рисунок 17. Зависимость урожайности семян расторопши от густоты стояния Проводя анализ структуры урожая, можно установить, за счет каких элементов происходит изменение полезной части урожая при различной густоте стояния растений.

Так, нами было установлено, что масса корзинок в общем урожае на обычном рядовом посеве с увеличением нормы высева от 100 до 700 тыс. шт./га повышается от 4,8 % до 17.0 %. Причем происходит это за счет снижения процентного содержания листьев от 48,5 % до 44,5 % и стеблей от 46,9 % до 45,0 % в общем урожае (таблица 4.15).

Таблица 4.15 – Структура урожая надземной биомассы расторопши пятнистой, среднее за 2000-2003 гг.

При обычном рядовом способе посева (15 см) достигается наибольшее процентное содержание корзинок – до 11,0 %, при рядовом (30 см) – до 7,9 % и широкорядном (60 см) – до 7,3 %.

Таким образом, только при оптимальном сочетании нормы высева и способа посева достигается увеличение полезной части урожая и максимальные его количественные и качественные показатели.

Известно, что основные фармакологические активные соединения расторопши – силимарин и силибин содержатся, главным образом в околоплоднике [257].

Поэтому в наших опытах изучался характер изменения степени развития семянок расторопши в зависимости от способов посева и норм высева (рисунок 18).

Полученные в наших опытах результаты позволяют сделать вывод, способ посева и нормы высева не оказали влияния на изменение доли околоплодника и семени от общей массы семянки и они остаются равновеликими, т.е. каждая из них составляет около 50 %.

Рисунок 18. Влияние нормы высева и способов посева на степень развития семянок расторопши, среднее 2000-2003 гг.

В опытах установлено, что способы посева оказали меньшее влияние на длину семянок, а большее – на ширину и толщину. При обычном рядовом посеве ( см) и норме высева 500 всхожих семян/га ширина и толщина семянок уменьшились на 12-14 % по сравнению с рядовым (30 см) и широкорядным способом ( см) посева с нормой высева семян 200 тыс./га (рисунок 19).

Рисунок 19. Влияние нормы высева и способов посева семян на линейные параметры семянок расторопши (среднее за 2000-2003 гг.) Способы и нормы посева оказали влияние на дружность созревания семян расторопши пятнистой. Так, на варианте обычного рядового посева с большой нормой высева (700 всхожих семян на 1 га) наступление фазы начало созревания семян наступило на 17 дней раньше по сравнению с широкорядным (60 см) и нормой высева семян 100 тыс./га (таблица 4.16).

Отмеченная тенденция к более дружному созреванию семян при обычном рядовом способе посева наблюдается до полного созревания и максимальное количество созревших корзинок составляет 81 %, что на 21 % больше по сравнению с широкорядным посевом (60 см) и на 6 % больше по сравнению с рядовым ( см) посевом.

При увеличении нормы высева от 100 до 700 тыс. всхожих семян на 1 га количество созревших корзинок увеличивается при обычном рядовом способе посева от 75 % до 81 %; при рядовом посеве (30 см) и увеличении нормы высева от 100 до 300 тыс. шт./га – изменяется незначительно, в пределах от 72 до 75 %.