Библиотечный каталог авторефератов Украины

ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

КАЛЕНСЬКА Світлана Михайлівна

УДК  633.14:633.112.9.004,5.004.12 :631.811.98: 631.524,5:581.4:636.086

АГРОЕКОЛОГІЧНІ ТА БІОЛОГІЧНІ  ОСНОВИ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ВИРОБНИЦТВА

ОЗИМОГО ЖИТА І ТРИТІКАЛЕ В

ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

Спеціальність: 06.01.09 - рослинництво

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора сільськогосподарських наук

КИЇВ – 2001

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Інституті землеробства Української академії аграрних наук протягом 1988-2001 рр.

Провідна установа: Інститут зернового господарства УААН

Захист відбудеться  “ 29 ”   травня 2001 р. о 10   годині      на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01. при Інституті землеробства УААН

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту землеробства УААН

за адресою: 08162 смт. Чабани Києво-Святошинського р-ну Київської області,

Інститут землеробства УААН

Автореферат розісланий “  28  ”     квітня   2001 р.

        Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради                                               Кравченко Л.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Одним з найважливіших завдань агропромислового комплексу України в сучасних соціально-економічних умовах є суттєве збільшення і стабілізація виробництва продовольчого і кормового зерна і, в першу чергу, зерна ведучих озимих зернових культур. Найбільш ефективними шляхами реалізації цього завдання є створення нових високоврожайних сортів зернових культур, раціональне використання їх у структурі посівів та розробка економічно вигідних і екологічно безпечних технологій їх виробництва, адаптованих до екологічних умов різних регіонів країни. Зусиллями селекціонерів в останні роки створено багато нових вітчизняних сортів традиційних для України видів озимих зернових культур-пшениці і жита, а також нового виду рослин - тритікале, геном якого складається з геномів жита і пшениці, завдяки чому цей вид характеризується поєднанням ряду цінних властивостей вихідних видів і в залежності від сортових особливостей тритікале відзначається значними перевагами  над вихідними видами. Природно, що ефективне використання таких переваг нових сортів тритікале у виробництві можливе лише на основі детального порівняльного вивчення найбільш перспективних сортів у різних грунтово-кліматичних умовах України шляхом удосконалення сортових технологій.

Причини недостатньої ефективності зернової галузі впродовж останніх років, крім суто економічних факторів, полягають у недосконалості структури виробництва зерна, використання товарних ресурсів та споживання зерна, значних його втратах у процесі виробництва,  досить високій собівартості зерна при його низькій якості.

Стародавня культура жито та новостворена - тритікале близькі не тільки за біологічними особливостями, а й дефіцитністю їх виробництва. Жито, яке з давніх часів було традиційною й однією з головних продовольчих і фуражних культур в Україні і яке за часів “інтенсифікації” зернової галузі перетворилося на “пасинка” цієї галузі - є культурою, яка найбільше відповідає  традиціям України, її грунтово–кліматичним умовам. Завдяки досягненням, у першу чергу, наших вітчизняних селекційних  центрів (Інститут землеробства УААН, Інститут рослинництва ім. В.Я.Юрєва УААН, Верхняцька дослідно-селекційна станція Інституту цукрових буряків УААН та інші) зараз з’явились  сорти озимого жита нового покоління з потенціалом продуктивності 90-100 ц/га  і більше,  що дозволяє говорити про принципово новий етап у виробництві даної культури. Проведені селекційні і технологічні дослідження, біохімічні та біологічні тести показали високу ефективність вирощування тритікале та використання його зерна  для продовольчих, фуражних і промислових  цілей ( Шулиндін А.Ф., Сечняк Л.К., Сулима Ю.Г.,  Федоров А.К., Турбін Н.В., Хотилєва Л.В., Muntzing A., Tarkowski C., Akermann D. та ін.)  і дозволили піднести значення  тритікале, як дійсно нової культури, з розряду  “наукової” до розряду промислової.

Сучасні сорти озимих культур характеризуються високим біологічним потенціалом продуктивності, проте реалізація його у виробничих умовах досить низька. А.А.Жученко (1988) вказує на те, що сорти з високою потенційною продуктивністю  більшою мірою  "сканують" нерівномірний розподіл абіотичних і біотичних факторів середовища, тому завдання отримання стабільних врожаїв у нинішній час набуває все більшої актуальності. Це вимагає перегляду всієї концепції рослинництва та розробки стратегії адаптивної інтенсифікації рослинництва, яка базується на використанні адаптивного потенціалу всіх біологічних компонентів агроекосистеми.

Актуальність теми. Актуальність досліджень обумовлена недостатньою вивченістю рівня адаптивних можливостей вітчизняних та зарубіжних сортів нового покоління  озимого жита і тритікале, потребою в обгрунтованих біологічних і агроекологічних основах інтенсифікації їх виробництва в Лісостепу України, технологіях вирощування і розроблених на принципах адаптивного рослинництва, відсутність яких стримує широку інтродукцію сортів як засобу суттєвого підвищення виробництва зерна.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження здійснювали за завданнями тематичних планів Інституту землеробства УААН, визначеними  державними і галузевими програмами: Загальносоюзною науково-технічною програмою 0.51.03 “Зерно”(р/№ 01870039271); Республіканською цільовою комплексною науково-технічною програмою на 1991-1995 рр. “Продовольство-95” (р/№  UА 01002373 Р); Науково-технічною програмою на 1996-2000 рр. “Зерно і олійні культури” (р/№ 0196 U 018395), науково-технічною програмою ДКНТ на 1994-1996 рр. “Розробити ефективні прийоми використання регуляторів росту в інтенсивних технологіях вирощування зернових культур” (р/№ UА 01002373Р).

Мета і задачі дослідження. Мета досліджень полягала в розробці агроекологічних та біологічних основ інтенсифікації виробництва озимого жита і тритікале в Лісостепу України на основі принципів адаптивного рослинництва.

Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі задачі:

• виявити фізіолого-онтогенетичні особливості формування і реалізації генетичного потенціалу продуктивності нових сортів озимого жита і тритікале залежно від їх взаємодії з прийомами технологій вирощування й факторами довкілля;
• визначити  рівень зимостійкості, посухостійкості, стійкості до  вилягання, стійкості до захворювань сортів жита та тритікале і на основі вивчення морфологічних, фізіолого-біохімічних особливостей адаптування рослин до  умов вирощування розробити та удосконалити існуючі способи підвищення їх стійкості;
• обґрунтувати параметри моделей агрофітоценозів, які обумовлюють максимальну реалізацію біологічного потенціалу сортів озимого жита і тритікале;
• обгрунтувати місце тритікале і жита в зерновому клині Лісостепу України і  структурі кормів на основі узагальнення світового, вітчизняного досвіду та результатів власних досліджень, з врахуванням екотоксикологічної, економічної та енергетичної оцінок технологій вирощування;                        
• обгрунтувати  технології вирощування сортів нового покоління озимого жита та тритікале з врахуванням їх адаптивного потенціалу, моделі рослини та агроценозу;
• розробити систему використання сортів тритікале в зеленому конвеєрі залежно від строків дозрівання, продуктивності та якості корму.

Об’єкт  дослідження: процес інтенсифікації виробництва озимого жита і тритікале в Лісостепу України: біологічні та агроекологічні основи; фізіолого-онтогенетичний процес формування і реалізації потенціалу продуктивності та  якісних показників продукції нових сортів жита і тритікале залежно від екологічних та технологічних факторів.

Предмет досліджень:  сорти озимого жита  та тритікале нового покоління, адаптивні технології вирощування; моделі агрофітоценозів; ланка зеленого конвеєру з озимими зерновими культурами; рівень екологічної безпеки технологій вирощування.

Методи дослідження. В процесі виконання роботи застосовували спеціальні та загальнонаукові   методи досліджень.

Серед спеціальних методів використовували:1) польовий метод – вивчення взаємодії об’єкта дослідження з біотичними і абіотичними факторами в умовах досліджуваної зони; 2) лабораторні методи: а) хімічні – визначення хімічного складу вегетативної маси рослин і зерна; хлібопекарської якості зерна; вмісту залишкової кількості пестицидів у рослинних та грунтових зразках; б) морфофізіологічні - визначення біометричних параметрів рослини, розвиток конуса наростання злакових культур по етапах органогенезу; в) фізичні  - визначення  показників фізичної якості зерна; г) біохімічні методи – визначення вмісту хлорофілу, каротиноїдів, ліпідів, жирів, органічних кислот в рослинних зразках   та ін.; 3) статистичні методи: дисперсійний, регресійний, кластерний, визначення вірогідності даних, виявлення залежностей між досліджуваними показниками, математичне обґрунтування моделей агрофітоценозів; 4) порівняльно-розрахунковий – визначення економічної та енергетичної ефективності технологій вирощування.

Наукова новизна одержаних результатів  полягає у :

• виявленні фізіолого-онтогенетичних особливостей формування та реалізації потенціалу продуктивності якісних показників продукції нових сортів жита і тритікале  залежно від екологічних та технологічних факторів;
• розробці нової методики визначення різних моделей  структурного стану  агрофітоценозів озимих культур залежно від генетично обумовлених особливостей  сортів та елементів технологій їх вирощування;
• виявленні особливостей впливу  основних елементів технологій вирощування, у т.ч. ряду нових фізіологічно активних речовин та засобів захисту  рослин від біотичних стресових факторів середовища, на рівень продуктивності досліджуваних сортів озимих культур за умов вирощування їх на  зерно та на корм у зеленому конвеєрі;
• ідентифікації типів нових сортів тритікале і жита  за рівнем адаптації до несприятливих факторів середовища, а також у розробці на цій основі оптимальних, економічно вигідних та екологічно безпечних  сортових технологій вирощування жита і тритікале на зерно і зелений корм  для умов Лісостепу України.

Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці і впровадженні у виробництво адаптивних технологій вирощування нових сортів озимого жита і тритікале, які забезпечують одержання врожаїв зерна озимого жита на рівні – 5,5-6,5 т/га, тритікале – 6,0-7,5 т/га та в розробці  схеми  ланки зеленого конвеєру з використанням сортів тритікале, що дозволяє  підвищити продуктивність конвеєру, якість корму та  подовжити період його функціонування на 20-30 днів.

Наукові результати експериментальних досліджень покладені в основу  рекомендацій щодо технологій вирощування озимого жита і тритікале в зоні Лісостепу України, спрямованих на високий рівень реалізації генетичного потенціалу сортів та впроваджені в господарствах Київської, Хмельницької та Чернігівської областях на загальній площі 1900 га. Матеріали наукових розробок широко використовуються в науково-дослідному процесі,  програмах підвищення кваліфікації спеціалістів та лекційному й практичному курсах кафедри рослинництва Національного аграрного університету.

Особистий внесок здобувача  полягає в розробці програм та обґрунтуванні методології постановки і проведення досліджень, виконанні експериментальної  частини досліджень, узагальненні одержаних результатів  та їх інтерпретації, підготовці друкованих праць, наукових звітів та рекомендацій, пропаганді та науковому супроводженні результатів у виробництво.

Апробація результатів дисертації. Матеріали та основні положення дисертації опрелюднені та обговорені на   Міжнародній конференції “Перспективи створення екологічно безпечних регуляторів росту, засобів захисту і технологій їх застосування в виробництві сільськогосподарської продукції“, Київ, 1992; конференції “Екологія Полісся: проблеми, сучасність, майбутнє“, Харків–Луцьк,1993; конференціях професорсько-викладацького складу Національного аграрного університету,  Київ, 1994, 1998, 1999, 2000рр.; науково–виробничому семінарі “Стан та перспективи вивчення і впровадження нових біостимуляторів росту рослин“, Вінниця, 1997; Міжнародній конференції “Наукові основи стабілізації виробництва продукції рослинництва“, Харків,1999; Міжнародній науково-практичній конференції  “Землеробство ХХІ століття – проблеми та шляхи вирішення”, Київ, 1999; Всеукраїнській науково-практичній конференції “Наукові проблеми виробництва зерна в Україні та  сучасні методи їх вирішення”, Дніпропетровськ, 2000; Всеукраїнській науково-практичній конференції “Землеробство ХХІ століття”, Київ-Чабани, 2000; конференціях молодих вчених та спеціалістів Інституту землеробства УААН, Чабани, 1992-2000; обласних і районних конференціях та практичних семінарах спеціалістів; засіданнях методичної комісії та Вченої ради Інституту землеробства УААН.

Публікації. Основні результати досліджень опубліковані в 44 друкованих працях, у т. ч. 31 стаття, 11 тез доповідей, 2 методичні рекомендації.

Обсяг та структура роботи. Дисертаційна робота викладена на 398 сторінках машинописного тексту й складається  з вступу, дев’яти розділів, вісім з яких є експериментальною частиною роботи, загальних висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних джерел (693 джерела, у т.ч. 93 іноземні), додатків. Робота містить 127 таблиць, 12 рисунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

СТАН, ПРОБЛЕМИ Й ПЕРСПЕКТИВИ ВИРОБНИЦТВА ЗЕРНА ОЗИМОГО ЖИТА І ТРИТІКАЛЕ

У розділі наведено аналіз результатів досліджень вітчизняних та зарубіжних дослідників, статистичних даних, щодо стану зернової галузі України в цілому та виробництва зерна озимого жита і тритікале зокрема, біологічних особливостей розвитку цих культур, технологічної забезпеченості сортів нового покоління.    

УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Грунтово-кліматичні умови проведення досліджень. Експериментальна частина досліджень  здійснювалась протягом 1988-2000 років в стаціонарному       (8-пільна зернопросапна сівозміна) та тимчасових дослідах лабораторії інтенсивних технологій зернових колосових та кукурудзи Інституту землеробства УААН у дослідному господарстві “Чабани” Києво-Святошинського району Київської області, яке розташоване в північній частині Лісостепу України (Київський агрогрунтовий район центральної провінції ).

Досліди були закладені на темно-сірих опідзолених крупнопилуватих легкосуглинкових грунтах на лесовидному суглинку. Глибина залягання грунтових вод 3,0-3,5 м.

  Аналіз погодних умов вегетаційних років проведення, який виконувався за даними гідрометеорологічного пункту “Чабани“, показав, що в  цілому  вони були сприятливі для вирощування високих врожаїв озимих культур. При цьому,  в окремі періоди спостерігались відхилення (і досить суттєві)  від середніх багаторічних даних за основними показниками (кількість опадів, середня місячна температура повітря).

Намітилась загальна тенденція до потепління: середня температура повітря за сільськогосподарський рік (1987-1999рр.) підвищилась на 1.20С. Найбільше підвищення температур спостерігалось у січні – на 2.8 0С, лютому – на 3.3 0С, березні – на 2.80С, квітні – на 1.6 0С. Середня місячна температура повітря із значними відхиленнями в бік зниження, відмічалась переважно лише в грудні (1995/96 рр, 1996/97 рр.).

За середніми показниками суми опадів досліджуваний період (1987-1999 рр.) є типовим за середніми багаторічними даними: 567 мм (1988-1999 рр.) і 558 мм (середні багаторічні дані). Але ці параметри включають надлишок або недостачу опадів по окремих роках і вони не є об’єктивними з точки зору сільськогосподарського виробництва.

За нашими підрахунками всі сільськогосподарські роки періоду проведення досліджень за коефіцієнтом суттєвості відхилення кількості опадів за вегетаційний рік від середніх багаторічних  діляться на три категорії:

I – роки з умовами, близькими до звичайних (1988/89; 1989/90; 1993/94; 1994/95; 1996/97; 1997/98; 1998/99 рр.) – коефіцієнт відхилення 0.3-0.7;

ІІ – роки з умовами, які суттєво відрізняються від середніх багаторічних (1990/91; 1991/92; 1992/93; 1995/96 рр.) – коефіцієнт відхилень 0.9-1.8;

ІІІ – роки з умовами, які наближені до рідкісних (1987/88 рр.) – коефіцієнт відхилення 2.0.

Загальна характеристика вегетаційного року не дає можливості диференційовано підійти до визначення впливу критерію “опади” на формування і реалізацію продуктивності озимих зернових культур. Аналіз забезпеченості опадами кожного  місяця показав, що з 144 місяців (1987-1999рр.) до І категорії (умови наближені до середніх багаторічних, Кс=0.1-0.8) належали 65 місяців (49%); до ІІ категорії (умови сильно відрізняються від середніх багаторічних, Кс=0.9-1.9) - 49 місяців (32%) і до ІІІ категорії (рідкісні умови Кс=2-6.0) – 25 місяців (19%).

За період активної вегетації озимих культур (1987-1999 рр.) частка місяців, близьких за кількістю опадів до середніх багаторічних, склала 40%; з умовами, які сильно відрізняються від середніх багаторічних – 36%; наближених до рідкісних умов - 24%. Зросла імовірність сухих місяців в період  активної вегетації озимих культур: 33-75% місяців належать до посушливих; 25-67% – до вологих  і 0-42% - до типових. Такі умови забезпеченості опадами створюють проблеми для ефективного функціонування агросистем, і лише сорти і культури з високим рівнем адаптивності здатні ефективно реалізовувати свій біологічний потенціал.

Об'єкти, схеми  та методики досліджень.  З метою реалізації програми наукового обгрунтування технологій вирощування сортів озимого жита та тритікале були закладені і проведені дослідження в стаціонарному та тимчасових дослідах.

Схемою стаціонарного досліду (табл.1) передбачалося  вивчення  впливу систем удобрення та захисту на продуктивність сортів жита і тритікале. Площа облікової ділянки 25 м2, повторність 4-кратна на IV етапі органогенезу. 

Для проведення базових досліджень з вивчення впливу окремих елементів технологій на формування і реалізацію біологічного потенціалу сортів озимого жита і тритікале поряд із стаціонарними дослідженнями було здійснено комплекс досліджень у 7  тимчасових  дослідах з площею облікової ділянки 10 м2 при 6-кратному повторенні.

Таблиця 1 - Схема системи удобрення в стаціонарному досліді, 1991-1999 рр.,

Інститут землеробства УААН

Примітки:  1 Варіанти 1,2,5,7,8,9 – на фоні післядії органічних добрив; варіанти 8,9,10 – на фоні післядії побічної продукції. Чисельник – дози добрив під тритікале, знаменник – дози добрив під жито.

                     Б2 -    Біологічна система удобрення.

                     БК3 - Біологічний контроль.

Розміщення варіантів по повтореннях систематичне. Попередник: у стаціонарному досліді – кукурудза на силос; тимчасових – гречка. Обробіток грунту - рекомендований для виробничих умов зони.

У стаціонарному багатофакторному досліді на варіанти з добривами накладали дві системи захисту рослин: – мінімальну, яка включала протруєння насіння фунгіцидом; інтегровану, регламент якої залежав від даних фітосанітарного обстеження посівів та економічних порогів шкодочинності організмів. Інтегрована система захисту обов'язково включала протруєння насіння фунгіцидом і обробку посівів ретардантами: тур в дозі 6 л/га (посіви пшениці і тритікале) або кампозан у дозі 4 л/га (жито і тритікале).

Згідно із задачами дисертаційної роботи виконано такі дослідження:

• фенологічні спостереження, оцінка ступеня стійкості посівів до вилягання; зимостійкість, ураженість хворобами проводили за “Методикою державного сортовипробування сільськогосподарських культур” [304];
• наростання вегетативної маси і накопичення сухої речовини визначали по основних етапах органогенезу шляхом відбору проб у двох несуміжних повтореннях з 0,33 погонного метра з двох суміжних рядків, в яких визначали масу сирої проби, вміст сухої речовини, біометричні показники структурних елементів  рослини;
• облік густоти посіву рослин, їх виживання за зиму та за весь період вегетації проводили на постійних ділянках ( 4 погонні метри на варіант );
• площу листкової поверхні визначали методом “висічок“ за Ничипоровичем (326);
• морфофізіологічні дослідження виконували  за методикою Куперман (262);
• аналіз структури урожаю  за методикою Майсуряна (292);
• фізичні показники якості зерна визначали згідно з ГОСТами: маси 1000 зернин за ГОСТом 12042-80; натури зерна - за ГОСТом 10840-64; вологості зерна - за ГОСТом 12041 – 82;
• вміст в зерні Zn, Cu, Pb, Cd, Ni, Sr  визначали в 0,1Н соляній витяжці на атомноадсорбційному спектрофотометрі;
• хімічні та технологічні показники якості зерна і зеленої маси визначали з використанням методу інфрачервоної спектрометрії на інфрачервоному аналізаторі. Оцінку технологічної якості зерна проводили також методом прямого випікання хлібців у технологічній лабораторії Інституту землеробства УААН;
• токсикологічну експертизу технологій вирощування проводили у співробітництві з  Інститутом біотехнології і агроекології УААН та центральною аналітичною лабораторією Інституту землеробства УААН;
• фракційний склад білка визначали за Починком (1976) з попереднім визначенням вмісту білка за методом Bradford (1976);
• водоутримуючу здатність листя  визначали за методикою М.Д.Кушніренка  (1991)  за допомогою портативного приладу “Тургорометр-І”;
• визначення ліпідів та пігментів у фотосинтезуючих тканинах листя проводили паралельно. Ліпіди екстрагували за методом Г.М.Яковенка та А.Г.Міхна (1971), загальний вміст пігментів  визначали за методикою 0.А.Шлика (1968). Полярні ліпіди розділяли на  скляних пластинках з подальшим проявленням 10% розчином сірчаної кислоти в етанолі. Кількісно стерини та полярні ліпіди визначали шляхом денситометрії на скануючому денситометрі фірми ”Шимадзу” за калібрувальною кривою відповідних комерційних препаратів ліпідів; дослідження проводили на базі кафедри фізіології та екології рослин Київського національного університету ім.Тараса Шевченка;
• екологічну пластичність і стабільність продуктивності сортів озимих культур визначали за авторськими даними та даними Державної комісії України по випробуванню та охороні сортів рослин за методом Ебертхарта-Рассела [607];
• для якісної оцінки урожаю зеленого корму в рослинній масі визначали вміст протеїну, білка, жиру, клітковини, золи, фосфору, калію та кальцію за методом спектрофотометрії на інфрачервоному аналізаторі NIR Scanner 4250 з комп'ютерним забезпеченням ADI DM 3114;
• поживність зеленої маси оцінювали у кормових одиницях (1 кормова одиниця в енергетичному вираженні еквівалентна 6.048 МДж або 144 ккал). Перерахунок на  кормові одиниці та перетравний протеїн проводили за даними біохімічного складу кормів згідно з “Нормативами розрахунку поживності кормів у кормових одиницях і обмінній енергії” [339];
• економічну ефективність технологій виробництва зерна в цілому та окремих їх елементів, економічну ефективність виробництва зеленого корму розраховували керуючись “Методичними вказівками по визначенню економічної оцінки вирощування сільськогосподарських культур за інтенсивними технологіями” [304], “Основними положеннями грошової оцінки (ціни) земель сільськогосподарського призначення” прийнятими Кабінетом Міністрів України [461], за  цінами 2000 р.;
• енергетичну ефективність технологій оцінювали за сукупними витратами енергії, енергетичною цінністю зерна, коефіцієнтом енергетичної ефективності;

• математичний аналіз результатів польових  та лабораторних  дослідів виконували за допомогою статистичних методів (дисперсійного, кореляційного,   кластерного) [119,127 ].

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

ЕКОЛОГІЧНІ І БІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ РЕАЛІЗАЦІЇ ПОТЕНЦІАЛУ ГЕНОТИПУ СОРТІВ ЖИТА І ТРИТІКАЛЕ В ОРГАНОГЕНЕЗІ

Екологічна пластичність і стабільність продуктивності сортів жита і тритікале в Лісостепу України. Узагальнені результати авторських досліджень та даних Державної комісії України по випробуванню та охороні сортів рослин свідчать, що в зоні Лісостепу України основним  фактором, який визначає рівень реалізації потенціалу генотипу, є погодний, але частка впливу його на види озимих культур різна: найбільш чутливими до нього є сорти озимої пшениці - 83%, найменш чутливими є сорти жита – 50%, сорти тритікале займають проміжне положення – 70%. Урожайність тритікале по сортодільницях (6.56 т/га) на 0.72 т/га перевищувала урожайність озимої пшениці і на 0.82 т/га - озимого жита. Коефіцієнти екологічної пластичності культур за урожайністю наближалися до 1, а найвищим рівнем стабільності продуктивності (1/в) характеризувались сорти тритікале – 0.91; цей показник становив у  жита -  0.83,  у пшениці - 0.71.

В умовах північної частини Лісостепу (Інститут землеробства УААН, 1992-1997 рр.) вплив фактора “погодні умови року” на формування продуктивності сортів озимого жита склав 5,2 %, фактора “сорт” – 36.5%, взаємодії цих факторів – 35.4 %. Найвищий рівень продуктивності  був у сорту Київське 90 – 6.10 т/га, що на 0.79 т/га перевищувало середню врожайність сортів жита. Інші сорти жита формували продуктивність на такому рівні: Харківське 95 – 5.52 т/га, Київське 86 – 5.31; Калинка, Боротьба, Саратовське 6, Пурга відповідно 5.27; 5.21 і 5.05; Диво –         4.82 т/га (табл. 2).

Таблиця 2 - Продуктивність сортів жита, тритікале  та її екологічна стабільність,

Інститут  землеробства УААН, т/га

Частка участі факторів, які впливали на  рівень продуктивності сортів тритікале в цих же умовах (1992-1997 рр.), становила: фактор “сорт” – 21.3%; фактор “погодні умови року“ – 51.6%, їх взаємодія – 22.7%. Найвищий рівень реалізації біологічного потенціалу  спостерігався у сортів  Престо - 6.48 т/га, Мально - 6.22, АДМ 4 - 6.03 т/га. Продуктивність сортів Амфідиплоїд 3/5 і Амфідиплоїд 44  лімітувалась недостатньою стійкістю до вилягання і дорівнювала 5.37 і 5.03 т/га. Низький рівень адаптивності, обумовлений низькою зимостійкістю, виявився у сорту Багатозерний 3. Лінія 10-А-10 також виявилась досить вразливою до екологічних умов вирощування (табл.2).

Потенціальна, реальна, біологічна та господарська продуктивність сортів жита та тритікале. Використання методу морфофізіологічного аналізу дозволяє визначити потенціальні та реальні можливості сорту, культури, обгрунтувати агротехнічні  прийоми, які забезпечують високий рівень реалізації потенціалу сортів (Ф.М.Куперман, 1962). Сучасні сорти озимих культур володіють високим біологічним потенціалом, рівень реалізація якого залежить від умов довкілля, рівня адаптивності сортів, технології вирощування.

За нашими підрахунками (1992-1999 рр.), середній рівень реалізації в господарському врожаї фізіологічно потенціальної продуктивності сортів жита (42-50т/га),  становить лише близько 10%,  сортів тритікале -  16% (42-48 т/га).                                                                                 

Взаємозв'язок двох основних факторів формування продуктивності агроценозів – погодних умов та умов живлення  визначає варіацію кількості і якості рослинницької продукції “в часі і просторі”.

Вплив агрометеорологічних факторів на рівень реалізації біологічного потенціалу сортів жита і тритікале. Суттєве лімітування рівня продуктивності сортів  жита і тритікале погодними умовами викликало потребу в  детальному аналізі впливу цього фактора на процес формування продуктивності в онтогенезі, визначенні критичних періодів і можливих прийомів попередження негативного впливу несприятливих факторів або зменшення їх  негативної дії.

Умови осіннього періоду органогенезу жита і тритікале та їх вплив на формування елементів продуктивності рослин і розвиток конуса наростання.

Проведено аналіз залежності розвитку рослин у цілому і конуса наростання зокрема  від 12 критеріїв погодних умов та тривалості періодів від появи сходів до припинення осінньої вегетації (ПОВ, перехід температури повітря нижче 50С) і від появи сходів до повного припинення осінньої вегетації (ППОВ, перехід температури повітря нижче 00С). У зв'язку з тим, що перехід температури повітря через 50С в  56% років був наближений до середньої багаторічної дати (26 жовтня), а в 44% відбувався пізніше, створювались умови для подовження періоду активної вегетації рослин, особливо при пізніх строках сівби. Проте, в усі роки досліджень перехід температури повітря через 00С відбувався значно раніше від середньої багаторічної дати (19 грудня), що скорочувало період розвитку рослин (ППОВ). Запізнення із сівбою призводило до значного скорочення періоду активної вегетації, середня тривалість якого (1990-1998 рр.) становила 38 днів (21-52 дні). Лише в 4 з 10 досліджуваних  років спостерігались сприятливі умови для розвитку рослин  в інтервалі температур повітря від 5 до 00С.

Рослини жита припиняли осінню вегетацію переважно на ІІІ етапі органогенезу або в перехідній стадії від ІІ до ІІІ етапу. Кращий розвиток конуса наростання мав місце при середній температурі повітря до 100С і достатній забезпеченості рослин вологою. Сума ефективних температур за період “поява сходів – ППОВ”, за цих умов становила до 2000С, а активних - у межах 120-1500С. Сума активних температур, яка перевищувала 2000С (222-3740С), мала ефект інгібітору розвитку конуса наростання. За період досліджень (1988-1998 рр.) негативного впливу на зимостійкість рослин озимого жита у зв'язку з інтенсифікацією розвитку і переходом до ІІІ етапу органогенезу виявлено не було. При цьому більш тривалий період ІІІ етапу органогенезу, частина якого відбувалася в осінній період, а частина - в зимово-весняний, сприяв диференціації в подальшому значної кількості колосків в колосі. 

Рослини тритікале переважно припиняли осінній період розвитку на ІІ етапі органогенезу. Диференціація конуса наростання практично не починалась і його довжина дорівнювала 0.4-0.5 мм. Тривалість  осіннього періоду вегетації значно менше впливала на рівень диференціації конуса наростання рослин тритікале, ніж жита.

Рослини  жита І строку сівби (5 вересня) припиняли осінній період розвитку на ІІІ етапі органогенезу, відмічалась чітко виражена сегментація конуса наростання при його довжині 0.9-1.4 мм.  На 1 м2 формувалось понад 1000 пагонів кущення,  маса рослин дорівнювала 400 г/м2 (16 г/10 рослин). Рослини  жита ІІ строку сівби (15 вересня) за період ”поява сходів – ППОВ” переходили до ІІІ етапу органогенезу, відмічалась часткова диференціація конуса наростання при його довжині 0.8-1.2 мм.  На площі посіву формувалось  до 600 стебел на 1 м2,  маса рослин -198 г/м2. Рослини ІІІ строку сівби завершували лише ІІ етап органогенезу: довжина конуса становила 0.6 мм, сегментація не була вираженою, рослини формували по 1-2 стебла (390 шт./м2)  масою 104 г/м2. В розвитку рослин тритікале сорту Амфідиплоїд 3/5 були відмічені такі ж самі закономірності, як і у рослин жита при  відставанні в розвитку на один етап органогенезу. 

Розвиток рослин в осінній період залежав і від рівня живлення. При внесенні фосфорних і калійних добрив рослини закінчували осінній період розвитку на ІІІ етапі органогенезу, довжина конуса наростання головного стебла рослин жита дорівнювала 0.7-1.0 мм. При вирощуванні рослин без застосування добрив вони на момент припинення осінньої вегетації були подібними за рівнем розвитку до рослин пізніх строків сівби (ІІ етап органогенезу).

Аналіз умов зимового періоду життєдіяльності посівів  жита і тритікале  свідчить про загальну тенденцію до потепління в зимовий період і зменшення кількості опадів. Середня місячна температура повітря із значними відхиленнями в бік зниження, переважно спостерігалась лише в грудні (1996/1997 рр.; 1995/1996 рр.), що призводило до часткового пошкодження посівів деяких сортів тритікале. Посіви жита не пошкоджувались внаслідок дії низьких температур.

Весняно-літній період органогенезу. Зимовий період життєдіяльності озимих культур (перехід температури повітря через 00С) в 80% років (1989-1999 рр.) закінчувався  на 10-55 днів раніше від середньої багаторічної  дати (19 березня). Відновлення весняної вегетації (ВВВ, перехід через 50С) з прискореним переходом до високих температур також відбувалось переважно значно раніше порівняно з середньою багаторічною датою (8 квітня).

Проходження рослинами жита ІІІ етапу органогенезу в осінній період і ІV етапу відразу ж після відновлення весняної вегетації сприяє диференціації  значної кількості колосків. Тривалість ІV етапу органогенезу, який у жита переважно відбувається при помірних температурах повітря, має позитивний корелятивний зв'язок з кількістю колосків у колосі (r = 0.89).

У колосі жита залежно від погодних умов року і системи удобрення формується від 124 до 295 квіток. Діапазон коливання загальної кількості квіток в межах одного варіанта в розрізі років - 60-90 квіток, з них синхронно розвинутих - 20-36%. Кількість диференційованих квіток у колосі  значною мірою залежить від тривалості V етапу органогенезу (r = 0.56-0.9).

Система удобрення найбільшою мірою визначала кількість квіток, диференційованих у колосі жита (r = 0.75-0.98) на V етапі органогенезу. Внесення половинної дози мінеральних добрив (N45Р45К60) сприяло збільшенню загальної кількості квіток у колосі на 27%, і синхронно розвинутих - на 18%; однієї дози добрив (N90Р90К120)- відповідно на 45 і 30%; півтораразової дози (N135Р135 К180) - на 50 і 33% порівняно з контрольним варіантом.

Погодні умови періоду формування генеративних органів рослин тритікале є менш сприятливими, ніж у жита. Тривалість ІІІ і ІV етапів органогенезу значно скорочується у зв'язку з різким підвищенням температури. Кількість колосків у колосі рослин тритікале сорту АДМ 4 (1992-1999 рр.) індукується  тривалістю ІІІ-IV етапів органогенезу (r = 0.74). Незначний позитивний корелятивний зв'язок визначений також між кількістю колосків і сумою опадів (r = 0.31); кількістю колосків і сумою ефективних температур (r = 0.23). Пересічна кількість колосків у колоссі головних стебел залежно віл дози мінеральних добрив становила 21-32 колоски  (рис.1).

Система удобрення  пріоритетно впливала на кількість диференційованих на V етапі органогенезу квіток (r = 0.84-0.99) в колосі рослин тритікале сорту АДМ 4 (1992-1999 рр.). Кількість диференційованих органів індукувалось вмістом у рослинах азоту (r = 0.88 для колосків, r = 0.98 для квіток); фосфору (r = 0.53;              r = 0.89);  калію ( r = 0.61; r = 0.84). Пересічна кількість квіток у колоссі рослин тритікале контрольного варіанта та варіанта з біологічною системою удобрення на V етапі органогенезу становила 135-143 з них 57 синхронно розвинуті. Внесення з осені Р45К60 і проведення підживлення азотом (N20ІI + N40IV) сприяли утворенню на 12% більше як загальної кількості квіток так і синхронно розвинутих. Внесення Р90К120 з осені і проведення підживлення азотом (N30ІІ + N60IV) збільшувало на 26% загальну кількість диференційованих квіток і на 30% - кількість синхронно розвинутих квіток. Підвищення доз добрив до Р135К180 і N30ІІ + 75IV сприяло збільшенню загальної кількості квіток на 30%, а кількість синхронно розвинутих квіток залишалась на рівні попереднього варіанта.

             Погодні умови V етапу органогенезу суттєво впливали на кількість диференційованих квіток у колосі - цей вплив був більш відчутний для рослин тритікале (r = 0.30-0.54), ніж для рослин жита (r = 0.03-0.3). У колосках тритікале при різних рівнях забезпечення рослин поживними речовинами було диференційовано від 6 до 12 квіток, ступінь синхронності розвитку яких залежав від тривалості У етапу органогенезу (r = 0.3-0.65). Висока температура повітря і низька забезпеченість опадами (0–22 мм, ГТК = 0.1–1.1) призводили до значного скорочення його тривалості, що впливало на диференціацію та асинхронність розвитку квіток колосу  (r = 0.42- 0.44).

Редукція метамерів колоса (V-ХІІ етапи органогенезу) значною мірою залежала як від доз добрив, так і від погодних умов року (табл.3). Найбільшою мірою редукція квіток відбувається в період з VI по ІХ етап органогенезу – до 70%.

За цей період у контрольному варіанті і варіанті з біологічною системою удобрення редукує   до 25% синхронно розвинутих квіток, у варіантах із внесенням добрив - 15-18%. За період з ІХ по ХІІ етап органогенезу в контрольному варіанті  редукує ще 41% загальної кількості квіток і 25% - синхронно розвинутих. У варіантах з внесенням мінеральних добрив редукція загальної кількості квіток

Таблиця 3 - Редукція колосків і квіток колоса жита і тритікале залежно від умов живлення на  V-ХІІ етапах органогенезу, 1993-1999, %

Примітка.1. Чисельник – доза  добрив під жито; знаменник – доза  добрив під тритікале.

становила 25-30%, синхронно розвинутих квіток відповідно - 25% (контроль), 20% (біологічна система удобрення) і 12% у варіантах з внесенням добрив.

За весь період від диференціації квіток у колосі жита (V етап органогенезу) до утворення зрілих зернівок (ХІІ етап органогенезу) редукувало 81% від загальної кількості квіток у контрольному варіанті і до 78% квіток у варіантах з внесенням мінеральних добрив. Редукція синхронно розвинутих квіток у колосі жита (VI-ХІІ етапи органогенезу) була значно меншою при застосуванні добрив (28%) порівняно з контрольним варіантом (42%) і варіантом з біологічною системою удобрення (47%). Редукція квіток в колосі тритікале складала до 70% від їх загальної кількості і 26-30% від синхронно розвинутих (табл.3 і рис.1).

Моделі агроценозів і рослин сортів озимого жита і тритікале. Аналіз структурних параметрів моделей посіву тритікале і жита показав суттєві відмінності в оптимізованих моделях посівів різних культур і сортів. Продуктивність агроценозу залежала від архітектоніки посіву, в певному об’ємі якого накопичувалась відповідна кількість сухої речовини. Параметри обох факторів (об’єм посіву і кількість сухої речовини) визначають рівень структурно–функціональної організації системи. Швидкість  збільшення вмісту сухої речовини в рослині визначається такими факторами: а) загальною ємністю вегетативних і репродуктивних органів  (об’єм рослини, посіву) для зберігання сухої речовини; б) інтенсивністю і тривалістю фотосинтезу; в) швидкістю старіння тканин.

У рослинництві оцінку продукційного процесу посівів прийнято проводити у двомірній системі (площа), у той час, як будь-який посів доцільніше розглядати як тримірну систему (об'єм). З метою удосконалення методики оцінки продуктивності агрофітоценозів нами застосовано новий критерій його оцінки “питома щільність посіву” (Пρ), який визначається як співвідношення між масою органічної речовини (абсолютно суха речовина), накопиченої біосистемою, до її об'єму:

де  M - маса абсолютно сухої органічної речовини,  кг;  V  - об'єм посіву,  м3.

Так як посів складається з умовних блоків головних стебел, стебел n-го порядку, то розрахунки питомої щільності посіву доцільно проводити з врахуванням параметрів кожного окремого блоку. Формула набуває такого вигляду:

де   mз - маса зерна, кг;  mс - маса соломи, кг;  S - площа посіву, заповнена стеблами певного порядку, м2;  h - висота стебел певного порядку, м.

Критерій “питома щільність посіву” дає об'єктивну оцінку рівня організації посіву та його продуктивності (r = 0.98). При оптимальній структурі посіву  показник наближається до 1 (0.8-1.2). Використання даних про біометричні параметри стебел різних сортів (об’єм, питома щільність, висота, маса), які є генетично детермінованими ознаками в стабільних умовах вирощування, та  критерію “питома щільність посіву“ має практичне значення при розрахунках норм висіву насіння.

Відповідно до даних регресійного і кластерного аналізу структури  посівів, які вирощуються без застосування добрив, реально досягти підвищення їх продуктивності  за рахунок більшої  “питомої щільності посіву”, що досягається збільшенням на 40-50% кількості стебел.  Зворотна залежність була визначена для варіантів з внесенням високих норм добрив, в яких спостерігалась детермінація продуктивності  зниженням рівня забезпеченості більшої абсолютної кількості генеративних органів пластичними речовинами і ризику їх втрати через вилягання  при високій “питомій щільності посівів” ( табл.4 ).

Моделі посівів сучасних сортів тритікале - Престо, Мально, Амфідиплоїд 15, АДМ 5, АДМ 11 характеризуються наявністю як мінімум двох синхронно

розвинутих стебел, здатних формувати однаковий рівень продуктивності, при збалансованому  забезпеченні необхідними факторами життя.

Моделі посіву сортів тритікале (Амфідиплоїд 3/5), рослини яких мають морфотип жита, займають проміжне положення між цими двома культурами, формуючи  стебла різної черговості з різко вираженою підпорядкованістю, нестабільністю  продуктивності і різноякісністю зерна.

Моделі посіву сортів озимого жита характеризуються значною різноякісністю структурних елементів. За рахунок головного стебла в посівах жита формується більше половини продуктивності посіву. Стебла І-го, ІІ-го порядку формують значно нижчу продуктивність, обумовлену морфологічними та екологічними особливостями розвитку. У рослин жита сильно виражена матрикальна різноякісність насіння.

Моделі посівів сортів тритікале сформовані на фоні достатнього забезпечення поживними речовинами (N90-180Р90-135К90-180), за даними регресійного та кластерного аналізу мали параметри агроценозу, які характеризували систему як високоорганізовану.

У сортів озимого жита  оптимальні моделі отримуємо при внесенні N45 – N90 на фоні Р45К60-120. При внесенні N45 і нижче, а також при вирощуванні його за біологізованими технологіями доцільно збільшити норму висіву на 30-40% для більш повного навантаження системи.