ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД“

ХЕРСОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ”

ВОЙТАШЕНКО ДМИТРО ПЕТРОВИЧ

УДК: 635 49: 633.1: 631.11 (477.72)

ОПТИМІЗАЦІЯ ЕЛЕМЕНТІВ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОЩУВАННЯ АМАРАНТУ ЗЕРНОВОГО НАПРЯМКУ В УМОВАХ ПІВДЕННОГО СТЕПУ УКРАЇНИ

06.01.09 – рослинництво

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

ХЕРСОН – 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті землеробства південного регіону Української академії аграрних наук

Науковий керівник:

Офіційні опоненти: | доктор сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник

ГУСЄВ МИКОЛА ГАВРИЛОВИЧ,

Інститут землеробства південного регіону УААН,

заступник директора з наукової роботи,

завідувач лабораторії кормовиробництва

доктор сільськогосподарських наук, професор

ЩЕРБАКОВ ВІКТОР ЯКОВИЧ,

Одеський державний аграрний університет,

завідувач кафедри рослинництва

кандидат сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник

ТКАЛІЧ ЮРІЙ ІГОРОВИЧ,

Інститут зернового господарства УААН,

завідувач лабораторії боротьби з бур’янами |

Захист відбудеться “14” лютого 2008 року о 9.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.830.01 при Державному вищому навчальному закладі “Херсонський державний аграрний університет” за адресою: 73006, м. Херсон, вул. Рози Люксембург, 23, ауд. 92

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Державного вищого навчального закладу “Херсонський державний аграрний університет” за адресою: 73006, м. Херсон, вул. Рози Люксембург, 23

Автореферат розіслано “14” січня 2008 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат сільськогосподарських наук, доцент А.В. Шепель

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На сучасному етапі розвитку агропромислового комплексу України головним завданням сільськогосподарських товаровиробників є збільшення виробництва необхідної кількості й відповідної якості кормів та забезпечення ринку повноцінною сировиною для отримання продуктів переробки рослинного походження, що використовуються в різних галузях народного господарства.

У вирішенні цього питання важлива роль належить сільськогосподарським культурам, які мають різноманітні напрями використання та значний адаптивний і продуктивний потенціал навіть за вирощування в екстремальних умовах. Однією з таких культур є амарант. Широке впровадження його у виробництво дасть змогу задовольнити потреби харчової промисловості поживною сировиною високої якості, фармацевтичної – біологічно цінними речовинами та забезпечити тваринництво високоякісними кормами.

Відсутність зональної науково-обґрунтованої технології вирощування амаранту, з урахуванням біологічних властивостей сорту, є причиною повільного розширення його посівних площ. Зокрема недостатньо вивчені технологічні прийоми, що впливають на врожайність і якість зерна амаранту в умовах південного Степу України.

У зв’язку з цим визначення оптимального строку сівби амаранту, способу посіву та норми висіву, рівня мінерального живлення як в умовах природного зволоження, так і при зрошенні є актуальним. Дослідження цих питань дасть змогу вирішити проблему одержання високих урожаїв зерна амаранту.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові дослідження, проведені згідно програми, що є складовою частиною тематичного плану лабораторії кормовиробництва Інституту землеробства південного регіону УААН і виконувались відповідно до державної науково-технічної програми “Кормовиробництво” у відповідності до завдання: “Розробити перспективні технології вирощування нових сортів кормових та зернофуражних культур в основних і проміжних посівах” на 2001-2005 рр. (№ держреєстрації 0104U002786).

Мета і завдання досліджень. Мета науково-дослідної роботи полягала в розробці й удосконаленні елементів технології вирощування зернового амаранту за умов природного зволоження та при зрошенні на темно-каштанових ґрунтах південного Степу України.

Для досягнення поставленої мети вирішували такі завдання:

- визначити оптимальний строк і спосіб сівби, норму висіву, встановити рівень мінерального живлення в умовах природного зволоження та при зрошенні;

- дослідити вплив строку сівби на тривалість періоду сівба-сходи, польову схожість насіння та забур’яненість посівів культури;

- визначити коефіцієнт виживання рослин за період вегетації залежно від способу сівби та норми висіву в умовах природного зволоження;

- встановити показники накопичення надземної маси, площі листкової поверхні, чистої продуктивності фотосинтезу та фотосинтетичного потенціалу рослин залежно від строку і способу сівби, норми висіву, мінерального живлення в умовах природного зволоження та при зрошенні;

- провести аналіз особливостей розвитку кореневої системи амаранту залежно від умов зволоження та рівня мінерального живлення;

- визначити показники сумарного водоспоживання амаранту за різних умов зволоження;

- дослідити в умовах природного зволоження динаміку елементів живлення в ґрунті та їх накопичення в надземній масі рослин залежно від норм мінеральних добрив;

- встановити вплив технологічних прийомів та погодних умов року на формування врожаю та якісних показників зерна амаранту;

- розрахувати економічну та енергетичну ефективність технологічних прийомів.

Об’єкт досліджень – процеси росту, розвитку та формування врожаю зерна амаранту залежно від агротехнічних прийомів.

Предмет досліджень – елементи технології вирощування амаранту: строк сівби, спосіб посіву, норма висіву, зрошення та мінеральне живлення, які впливають на рівень його врожаю.

Методи досліджень: польовий – для спостереження за фазами розвитку рослин, визначення їх біометричних показників, продуктивності та проведення обліку врожаю; лабораторний – аналіз рослинних та ґрунтових зразків для визначення вмісту основних елементів живлення, визначення якості зерна та структури врожаю; статистичний – для проведення дисперсійного, кореляційного та регресійного аналізів оцінки результатів досліджень; розрахунково-порівняльний – для встановлення економічної й енергетичної ефективності елементів технології вирощування амаранту.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше на темно-каштанових ґрунтах південного Степу України розроблені елементи технології вирощування зернового амаранту сорту Ультра. Встановлено вплив строку й способу сівби, норми висіву, зрошення та мінерального живлення на врожайність та якість зерна. Одержано дані для планування врожаю з урахуванням вмісту основних елементів живлення в ґрунті. Вдосконалені питання щодо визначення оптимального строку сівби амаранту з урахуванням впливу зовнішніх факторів. Одержано результати з оптимізації способу сівби та норми висіву цієї культури. Набуло подальшого розвитку вивчення особливостей росту та розвитку рослин амаранту залежно від досліджуваних факторів та умов зовнішнього середовища.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати досліджень мають практичне значення для агроформувань різних форм власності і дають можливість отримувати високі та стабільні врожаї зерна амаранту. Впровадження елементів технології вирощування проводили 2005 р. в ДП ДГ “Піонер” Нововоронцовського району Херсонської області на площі 30 га та на зрошуваних землях ТОВ НВП “Цвіт” Запорізької області на площі 25 га. В умовах природного зволоження при врожайності 19,0 ц/га одержано чистий прибуток 4966 грн./га. При зрошенні врожайність зерна амаранту становила 28,7 ц/га і було отримано 6547 грн./га чистого прибутку.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійним дослідженням здобувача. Автором особисто опрацьована наукова література, розроблена програма досліджень, проведені лабораторно-польові досліди, здійснено аналіз, узагальнення та статистичну обробку одержаної наукової інформації, обгрунтовано висновки і рекомендації виробництву. Автор брав безпосередню участь у впровадженні у виробництво результатів досліджень.

Апробація результатів дисертації. Основні положення й результати наукової роботи доповідались на Міжнародній науково-методичній конференції: “Географічні інформаційні системи в аграрних університетах” (Херсон, 2006 р.), Всеукраїнській науково-

практичній конференції: “Проблеми землеробства Південного й Сухого Степу в сучасних умовах” (Херсон, 2006 р.). Матеріали досліджень заслуховувались на засіданнях методичної комісії і Вченої ради Інституту землеробства південного регіону УААН.

Публікації. Основні положення дисертації опубліковано в 6 наукових працях, з них 3 – у фахових виданнях. Отримано деклараційний патент на корисну модель № 15935 МПК А01В 79/02 від 17.07.2006.

Структура та обсяг дисертації. Робота викладена на 148 сторінках комп'ютерного тексту і складається зі вступу, 7 розділів, 47 таблиць і 30 рисунків, висновків, рекомендацій виробництву та 19 додатків. Список використаних джерел налічує 179 найменувань, з них 31 іноземних авторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ВСТУП

У розділі викладено актуальність теми; зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами; мету і завдання досліджень; наукову новизну та практичне значення одержаних результатів; особистий внесок здобувача; апробацію результатів дисертації; перелік публікацій.

ОГЛЯД ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

У розділі наведено результати досліджень вітчизняних і закордонних вчених з питань вирощування амаранту. Як загальний висновок, визначено, що в останні роки було розроблено окремі елементи технології вирощування амаранту, вивчено вплив на продуктивність, реалізацію біологічного потенціалу культури у відповідності до місцевих ґрунтово-кліматичних умов. Проте в умовах південного Степу України недостатньо вивчені питання впливу строку та способу сівби, норми висіву, умов зволоження й рівня мінерального живлення на особливості росту й розвитку рослин, формування врожаю та якості зерна амаранту.

УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Польові досліди та лабораторні дослідження виконували протягом 2003-2005 рр. на дослідному полі Інституту землеробства південного регіону УААН згідно методики проведення досліджень на зрошуваних землях (М.М. Горянский, 1970), методики польового досліду (Б.О. Доспехов, 1985) і “Методическими рекомендациями по проведению полевых опытов в условиях орошения УССР” (УкрНИИОЗ, 1985).

Ґрунт дослідної ділянки темно-каштановий, середньосуглинковий слабкосолонцюватий з вмістом гумусу в орному шарі 2,2%. Середній вміст в шарі ґрунту 0_см нітратного азоту – 1,2, рухомого фосфору – 3,0 та обмінного калію – 33,1 мг/100 г ґрунту. Найменша вологоємність шару ґрунту 0,7 м становить – 22,0%, вологість в’янення – 9,7%, щільність складання – 1,40 г/см3.

Погодні умови за основними показниками (температурний режим ґрунту, повітря, кількість опадів та їх розподіл протягом вегетації) істотно відрізнялись за роками проведення досліджень. Найбільш сприятливим за метеорологічними умовами виявився вологий 2004 рік, загальна кількість опадів за період вегетації рослин в цьому році становила 374 мм, на відміну від 208 і 191 мм в 2003 та 2005 роках.

Для удосконалення технології вирощування зернового амаранту було проведено польові досліди, закладені методом розщеплених ділянок, повторність – чотириразова, посівна площа ділянки – 76 м2, облікова – 52 м2. У дослідах висівали районований сорт зернового амаранту Ультра.

Дослід № 1. Продуктивність зернового амаранту залежно від строку сівби”. В однофакторному досліді вивчали продуктивність рослин амаранту за різного строку сівби в умовах природного зволоження. Спосіб сівби – звичайний рядовий, за норми висіву насіння 1,5 млн. шт./га. До схеми досліду були включені варіанти за календарними датами посіву, при цьому фіксували середньодобову температуру в шарі ґрунту 0-10 см: 15 квітня (9,4_,1 0С), 30 квітня (13,9-21,2 0С), 15 травня (15,2-26,1 0С).

Дослід № 2. “Продуктивність зернового амаранту залежно від способу сівби та норми висіву насіння”. В двофакторному досліді вивчали продуктивність рослин амаранту за різного способу сівби та норми висіву в неполивних умовах при сівбі 15 травня за схемою: фактор А – спосіб сівби (звичайний рядовий – 15 см, широкорядний – 60 см), фактор В – норма висіву (0,75; 1,50; 2,25; 3,00 млн. шт./га).

Дослід № 3. “Продуктивність зернового амаранту залежно від умов зволоження та мінерального живлення”. Дослідження та спостереження проводили в двофакторному польовому досліді: фактор А – умови зволоження (без зрошення, зрошення у фазі бутонізації та цвітіння при вологості ґрунту 70-75% НВ в шарі ґрунту 0-70 см); фактор В – мінеральне живлення (без добрив, Р60, Р60К30, N30Р60К30, N60Р60К30, N90Р60К30, розрахункова норма добрив). Із мінеральних добрив застосовували аміачну селітру, гранульований суперфосфат та калійну сіль. Сівбу проводили 15 травня, спосіб сівби звичайний рядовий, норма висіву 1,5 млн. шт./га. Вегетаційні поливи проводили дощувальним агрегатом ДДА-100МА. В 2003 році було проведено два поливи зрошувальною нормою 950 м3/га, в 2004 р. – один полив нормою 500 м3/га та в 2005 році три поливи, зрошувальна норма при цьому складала 1250 м3/га.

Розрахункову норму добрив встановлювали залежно від вмісту елементів живлення в ґрунті на заплановану врожайність зерна амаранту – 18 ц/га в умовах природного зволоження та 28 ц/га при зрошенні, яка в середньому за роки досліджень становила відповідно N72Р10 та N101Р15.

При проведенні спостережень, обліків, розрахунків, відборі та підготовці до аналізу зразків ґрунту і рослин керувалися загальноприйнятими методичними вказівками. У зразках ґрунту визначали: вміст нітратного азоту (за Грандваль-Ляжем), рухомого фосфору (за Мачигіним), обмінного калію (на полуменевому фотометрі). У надземній масі визначали: вміст загального азоту (за К’єльдалем), фосфору (за Мерфі-Рейлі), калію (на полуменевому фотометрі). Вміст жиру в зерні визначали шляхом екстрагування в апараті Сокслетта. Вологість ґрунту визначали термостатно-ваговим методом, сумарне водоспоживання рослин розраховували методом водного балансу. Забур’яненість посівів визначали шляхом підраховування бур’янів у двох несуміжних повторностях на закріплених ділянках. Площу листкової поверхні визначали методом висічок, чисту продуктивність фотосинтезу за формулою Кідда-Веста-Брігса, фотосинтетичний потенціал посіву за А.А. Нечипоровичем (1961), кореневу систему за М.Г. Тарановською (1957). Статистичний обробіток урожайних даних та результатів досліджень проводили методом дисперсійного аналізу за Б.О. Доспєховим (1985) і В.О. Ушкаренко (2001). Енергетичну ефективність вирощування амаранту

розраховували за методикою О.К. Медведовського (1988). Економічну ефективність розраховували згідно загальних виробничих норм та за обліком усіх витрат, прямих і накладних видатків за розцінками на 01.01.2006 р.

РІСТ І РОЗВИТОК РОСЛИН АМАРАНТУ ЗАЛЕЖНО ВІД ЕЛЕМЕНТІВ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОЩУВАННЯ

Строк сівби суттєво впливає на тривалість періоду сівба-сходи. Так сівба проведена 15 травня при температурі ґрунту, в середньому за три роки, 19,9 0С, забезпечила отримання сходів амаранту на 10 добу (табл. 1).

Таблиця 1

Вплив агрокліматичних умов на тривалість періоду

сівба-сходи (середнє за 2003-2005 рр.)

Строк

сівби | Агрокліматичні показники в період сівба-сходи | Тривалість періоду сівба-сходи, днів | середньодобова температура повітря, 0С | температура ґрунту в шарі

0-10 см, 0С | кількість опадів, мм | 15 квітня | 11,3 (6,3-15,1) | 12,4 (9,4-17,1) | 8,2 (0,7-16,4) | 18 (16-20) | 30 квітня | 12,1 (12,0-20,4) | 14,1 (13,9-21,2) | 18,6 (0,8-53,5) | 12 (11-14) | 15 травня | 18,5 (10,9-24,5) | 19,9 (15,2-26,1) | 21,0 (10,0-52,4) | 10 (8-12) |

Оцінка польової схожості амаранту показала, що на посівах проведених 15 травня вона була найвищою – 62,4%, тоді як при ранніх строках сівби цей показник знаходився на рівні 30,7-46,9%. Проведені дослідження з вивчення ступеня забур’яненості посівів показали, що кількість бур’янів зменшувалась при більш пізніх строках сівби. Так, при сівбі 15 квітня їх кількість складала 782 шт., а 15 травня зменшилась до 151 шт./м2.

Відносна кількість збереження рослин протягом вегетації залежала від способу сівби. Так, крайні прояви цього показника при звичайному рядовому способі становили – 58,5-74,3%, що відповідає розмаху варіювання 15,8%, а при широкорядному – 60,0-85,3% з розмахом 25,3%. Більше варіювання показника виживання за цього способу сівби, пояснюється кращою реакцією рослин амаранту до умов середовища.

Тривалість міжфазних періодів від ранніх до більш пізніх строків сівби скорочується. При сівбі 15 квітня період сходи-цвітіння становив 70 днів, а 15 травня – 67 днів. Тривалість вегетаційного періоду відповідно складала 100 та 94 дні. Висота рослин амаранту також залежала від строків сівби. Так, у фазі цвітіння при сівбі 15 квітня вона становила 69 см, 30 квітня – 88 та 15 травня – 93 см.

На широкорядних посівах тривалість вегетаційного періоду дещо збільшувалась (до 5 днів) і становила 94-102 дні. Висота стеблестою у фазі молочно-воскової стиглості зерна становила 81-133 см, що на 17,7-20,9% більше, ніж на посівах звичайним рядовим способом. Збільшення норми висіву, незалежно від способу сівби, скорочувало вегетаційний період на 2_ днів.

Тривалість вегетаційного періоду на удобрених посівах складала 94-101 день в умовах природного зволоження та 98-109 днів при зрошенні. Найбільшої висоти – 146 см рослини досягали у фазі молочно-воскової стиглості на фоні зрошення та розрахункової норми добрив. Максимальний середньодобовий приріст рослин у висоту відбувався в період бутонізації-цвітіння – 2,1-2,5 см за умов внесення азотних добрив.

При сівбі 15 травня рослинами амаранту було сформовано на 8,1-16,7% більше зеленої маси та на 2,1-9,6% сухої речовини порівняно з більш ранніми строками. Найбільше накопичення вегетативної маси – 3,3 кг/м2 було зафіксовано у фазі цвітіння, а сухої речовини – 680 г/м2 у період молочно-воскової стиглості зерна. Накопичення надземної біомаси протягом вегетації рослин відбувалось нерівномірно. Якщо в початковий період (сходи-бутонізація) посіви сформували 22,4-28,4% сухої речовини від загальної кількості, то в наступному (бутонізація – цвітіння) – 63,4-66,2%, а наприкінці вегетації – лише 8,1-11,4%.

Найбільшу кількість сухої речовини – 908 г/м2 накопичили посіви широкорядним способом з нормою висіву 2,25 млн. шт./га у фазі молочно-воскової стиглості зерна.

У фазі цвітіння рослин амаранту збір сухої речовини при зрошенні та внесенні азотних добрив збільшувався на 9,5-20,4% порівняно з варіантом без добрив. Найбільшим накопиченням сухої речовини (836 г/м2) у цей період відрізнялися посіви з проведенням вегетаційних поливів та внесенням розрахункової норми добрив.

Облистяність рослин амаранту за фазами розвитку залежала від строків сівби. Найвище значення цього показника – 42,9% виявилося у фазі бутонізації при сівбі 15 травня. У подальшому протягом вегетації облистяність зменшувалась за рахунок розвитку стебла та волоті. Найбільшу площу листкового апарату – 32,2 тис. м2/га мали рослини у фазі цвітіння також при сівбі 15 травня (табл. 2).

Таблиця 2

Облистяність та площа листкової поверхні рослин амаранту

за різного строку сівби (середнє за 2003-2005 рр.)

Строк

сівби | Облистяність, % | Площа листкової поверхні, тис.м2/га

бутонізація | цвітіння | МВС | бутонізація | цвітіння | МВС

15 квітня | 29,3 | 22,9 | 16,4 | 12,3 | 19,0 | 8,2

30 квітня | 38,5 | 29,4 | 20,7 | 17,0 | 25,6 | 10,4

15 травня | 42,9 | 34,0 | 26,2 | 22,0 | 32,2 | 14,0

Широкорядні посіви протягом вегетації мали на 5,2-18,9% більшу площу листя, ніж звичайні рядові. На цих посівах вона зростала до норми висіву 2,25 млн. шт./га і в фазі цвітіння становила 53,0 тис. м2/га, при цьому чиста продуктивність фотосинтезу була на рівні 6,0 г/м2 за добу.

При звичайному рядовому способі збільшення листкової поверхні спостерігали до норми висіву 3,00 млн. шт./га, де вона становила 47,8 тис. м2/га, а чиста продуктивність фотосинтезу – 6,5 г/м2 за добу. Дисперсійний аналіз показав, що на формування асиміляційного апарату в фазі цвітіння значно впливала норма висіву насіння – 53,8%, на долю способу сівби припадало 21,7% (рис. 1).

За обох способів сівби при збільшенні норми висіву встановлена тенденція до зростання фотосинтетичного потенціалу рослин. На рядових посівах максимального значення – 827 тис. м2/га х днів цей показник набував у фазі цвітіння за норми висіву насіння 3,00 млн. шт./га, а на широкорядних – 1055 тис. м2/га х днів у фазі молочно-воскової стиглості при нормі 2,25 млн. шт./га.

Рис. 1. Дольова участь впливу досліджуваних факторів на формування площі листкової поверхні амаранту

Примітка: А – спосіб сівби; В – норма висіву; С – погодні умови року;

D – сумарна дольова участь взаємодій.

Зрошення та азотні добрива сприяли зростанню частки листя в структурі зеленої маси. Застосування розрахункової норми добрив, порівняно з контролем, збільшувало облистяність на 17,3% за умов природного зволоження, та на 23,2% при проведенні вегетаційних поливів. Найбільшу площу листкового апарату – 80,4 тис м2/га, рослини амаранту формували у фазі цвітіння при зрошенні та внесенні розрахункової норми добрив. Однак максимальний розвиток листкового апарату призводив до зниження чистої продуктивності фотосинтезу (ЧПФ), яка у фазі цвітіння становила 3,7 г/м2 за добу (табл. ).

Таблиця 3

Збір сухої речовини та фотосинтетична діяльність посівів амаранту за різних умов зволоження та мінерального живлення (середнє за 2003-2005 рр)

Умови

зволоження, (А) | Мінеральне живлення, (В) | Збір сухої речовини, г/м2 | Площа листкової поверхні, тис. м2/га | ФП,

тис. м2/га х днівЧПФ,

г/м2 за добу | Без зрошення | Без добрив | 662 | 33,0 | 707 | 7,9 | N30Р60К30711 | 52,1 | 1031 | 5,8 | N60Р60К30733 | 59,1 | 1212 | 5,0 | N90Р60К30760 | 62,6 | 1355 | 4,6 | Розрахункова | 744 | 59,9 | 1267 | 4,8 | Зрошення | Без добрив | 694 | 39,7 | 833 | 7,0 | N30Р60К30761 | 67,7 | 1420 | 4,4 | N60Р60К30801 | 73,5 | 1597 | 4,1 | N90Р60К30828 | 77,1 | 1762 | 3,8 | Розрахункова | 836 | 80,4 | 1862 | 3,7 | НІР05, коливання по роках досліджень: | оцінка істотності часткових відмінностей | А | 46-72 | 2,0-4,0 | В | 18-33 | 3,8-4,2 |

Польовими спостереженнями встановлено, що в період сходи-бутонізація внесення азотних добрив підвищує фотосинтетичний потенціал (ФП) посіву на 35,3% без поливу та 83,4% на зрошуваних посівах. Найбільший фотосинтетичний потенціал виявлено у фазі

цвітіння при зрошенні, який на посівах без добрив становив 833 тис. м2/га х днів, а при внесенні розрахункової норми добрив підвищувався до 1862, що на 595 тис. м2/га х днів більше, ніж на посівах з природним зволоженням.

Сумарне водоспоживання амаранту на посівах без зрошення, в середньому за роки досліджень, складало 2977 м3/га, при цьому питома вага опадів становила 73,0%. При зрошенні сумарне водоспоживання амаранту збільшувалося на 24,2% і становило 3697 м3/га, питома вага зрошувальної норми складала 24,3%, запасів ґрунтової вологи 16,9%, опадів 58,8%. Застосування вегетаційних поливів та мінеральних добрив призводило до зниження коефіцієнта водоспоживання амаранту, який при зрошенні та внесенні N90Р60К30 становив 1480 проти 1690 м3/т зерна на посівах без зрошення.

Дослідженнями встановлено, що внесення мінеральних добрив позитивно впливає на розвиток кореневої системи амаранту. Так у шарі ґрунту 0-50 см було накопичено 32,8 ц/га сухої речовини коренів в умовах природного зволоження та 44,1 ц/га при зрошенні, що на 10,7 та 18,2 ц/га більше, ніж на контрольному варіанті.

Визначення розподілу кореневої системи у різних шарах ґрунту показало, що на посівах без зрошення їх кількість у шарі 0-30 см становить 90,9% без добрив і 96,6% при внесенні N90P60K30 від загальної їх маси в шарі 0-50 см. Проведення вегетаційних поливів на цих посівах сприяло накопиченню сухої речовини коренів, а їх кількість збільшувалась відповідно до 94,9% та 98,6%.

ОСОБЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ЖИВЛЕННЯ

РОСЛИНАМИ АМАРАНТУ

Вміст основних елементів живлення в шарі ґрунту 0-50 см показав, що їх кількість знижується протягом вегетації і залежить від норм мінеральних добрив. Так вміст нітратів у фазі цвітіння на посівах без добрив був нижчим на 22,3%, при внесенні N30Р60К30 на 30,8%, а при розрахунковій нормі добрив на 44,8% порівняно з початковим вмістом. Внесення азотних добрив сприяло більш інтенсивному використанню рухомого фосфору. Тож у період повної стиглості зерна амаранту зниження рухомого фосфору на посівах без добрив становило 21,9%, при внесенні N30Р60К30 – 33,4%, а розрахункової норми – 52,2%. На неудобрених ділянках вміст обмінного калію зменшився на 7,2 мг, при внесенні добрив споживання його збільшилось на 7,4-9,5 мг/100 г ґрунту залежно від норм азотних добрив.

Найбільш інтенсивне споживання нітратного азоту, рухомого фосфору, обмінного калію рослинами амаранту відбувається за період від початку бутонізації до цвітіння. Кількість нітратів у шарі ґрунту 0-50 см за цей період росту зменшилась на 44,4%, фосфору нa 46,4%, калію - нa 39,8%.

Найбільше поживних елементів в абсолютно сухій масі амаранту містилося у фазі бутонізації, а саме: загальних форм азоту 2,3-3,1%, фосфору 1,3-1,6%, калію 7,1-9,2%. Внесення розрахункової норми добрив збільшувало вміст азоту, фосфору та калію в середньому на 22,3; 19,1; 16,8% в умовах природного зволоження та на 26,7; 23,5; 15,6% при зрошенні.

Застосування мінеральних добрив збільшувало виносу основних елементів живлення рослинами амаранту порівняно з неудобреним фоном. Так, при внесенні N30Р60К30 винос азоту в середньому за вегетацію збільшувався на 19,7 кг, фосфору на 7,3 кг, калію на 53,1 кг/га, а при нормі добрив N90Р60К30 відповідно на 45,5, 19,6, 134,5 кг/га. Найбільший винос елементів живлення посівами за вегетацію – 53,1, 26,3, 137,8 кг/га відзначено у варіанті з внесенням

розрахункової норми добрив. Комплексна взаємодія зрошення та застосування оптимальної норми добрив сприяла найбільшому виносу азоту у фазі молочно-воскової стиглості – 215,9 кг/га, а фосфору і калію у фазі цвітіння – 117,1 і 677,4 кг/га відповідно.

Найбільш інтенсивний винос основних елементів живлення рослинами амаранту відбувався в міжфазний період бутонізація-цвітіння і становив: загального азоту 2,1-2,2 кг, фосфору 2,3-2,4 кг та калію 2,7-2,8 кг/га за добу.

УРОЖАЙНІСТЬ ТА ЯКІСТЬ ЗЕРНА АМАРАНТУ ЗАЛЕЖНО

ВІД ЕЛЕМЕНТІВ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОЩУВАННЯ

Дослідженнями встановлено, що при сівбі 15 травня вихід зерна з 1 м2 посіву становив 208,2 г, що на 34,6% вище ніж у варіантах з сівбою 15 квітня. Найбільший вихід зерна з 1 м2 – 656,1 г, враховуючи густоту стояння рослин на період збирання врожаю, було отримано при сівбі широкорядним способом з нормою висіву насіння 2,25 млн. шт./га, довжина волоті при цьому становила 40, ширина 6 см, вихід зерна з волоті – 6,6 г та маса 1000 насінин 0,65 г.

Проведення вегетаційних поливів та внесення розрахункової норми добрив сприяло формуванню кращих структурних елементів врожаю. Так на цих посівах рослини мали волоть довжиною 52 см, шириною 9,5 см, з виходом зерна 10,2 г та масою 1000 насінин – 0,75 г.

За роки досліджень найбільшу врожайність зерна амаранту одержано при сівбі 15 травня, яка перевищувала більш ранні строки на 13,9_,1%. За умов сівби 15 квітня вміст протеїну в зерні амаранту становив – 13,0%, проти 11,8% на посівах 15 травня. Проте, за рахунок вищої врожайності, загальний вихід протеїну при цьому строці сівби був більшим і становив 88,2 кг/га. При сівбі 15 квітня вихід олії склав 25,3 кг/га, а в більш оптимальні строки, за рахунок збільшення урожайності зерна, було додатково одержано 12,0-13,0 кг олії з гектара посіву (табл. 4).

Таблиця 4

Урожайність та якість зерна амаранту залежно від строку сівби

(середнє за 2003-2005 рр.)

Строк сівби | Урожайність, ц/га | Вміст, % | Вихід, кг/га

протеїн | жир | протеїн | олія

15 квітня | 5,5 | 13,0 | 5,1 | 64,7 | 25,3

30 квітня | 7,2 | 12,7 | 5,8 | 83,4 | 37,3

15 травня | 8,2 | 11,8 | 5,0 | 88,2 | 38,3

НІР050,7-0,8 | 0,4-0,7 | 0,3-0,5

Оптимальним способом сівби виявився широкорядний, який незалежно від норми висіву забезпечив середню врожайність 15,9 ц/га, що на 74,7% вище за звичайний рядовий посів.

Визначення норми висіву показало, що найвищу врожайність зерна амаранту забезпечує сівба нормою 2,25 млн. шт./га. Подальше її збільшення до 3,00 млн. було не ефективним. У середньому за роки досліджень при сівбі широкорядним способом за норми висіву 2,25 млн. шт./га урожайність амаранту становила 18,5 ц/га. Зменшення ширини міжрядь до 15 см призводило до її зниження на 8,5 ц/га (табл. 5).

У досліді з вивчення способу сівби та норми висіву найбільш впливовою (29,0%) на накопичення протеїну в зерні амаранту виявилась норма висіву. При сівбі звичайним рядовим способом збільшення норми висіву призводить до зменшення вмісту протеїну в зерні амаранту. Цей факт підтверджується й кореляційним аналізом, який указує на протилежний та середній зв'язок між нормою висіву та вмістом протеїну в зерні (r= _ ,692). При сівбі амаранту широкорядним способом встановлено прямий та тісний взаємозв'язок між нормою висіву та вмістом протеїну в зерні амаранту (r = 0,728). Спосіб сівби суттєво не впливав на вміст протеїну – його частка складала 9,6%. При сівбі звичайним рядовим способом, незалежно від норми висіву, зерно сформувалося з вмістом протеїну 12,6%, а на посівах широкорядним способом – 13,3%.

На накопичення жиру в зерні амаранту значний вплив (43,5%) мали погодні умови року. Найбільше накопичення жиру – 5,5% відбулося у вологому 2004 році. Сівба широкорядним способом за норми висіву 2,25 млн. шт./га забезпечує максимальний вихід протеїну та олії з одиниці площі.

Таблиця 5

Урожайність зерна амаранту та вихід поживних речовин за різного способу сівби і

норми висіву насіння (середнє за 2003-2005 рр.)

Спосіб сівби, (А) | Норма висіву, млн. шт./га, (В) | Урожайність, ц/га | Вихід, кг/га

за роками | за головними факторами | протеїн | олія

А | В

Звичайний рядовий | 0,75 | 7,5 | 9,1 | 10,4 | 88,8 | 37,1

1,50 | 8,4 | 12,1 | 96,2 | 38,8

2,25 | 10,0 | 14,3 | 111,7 | 49,8

3,00 | 10,4 | 13,3 | 119,4 | 43,1

Широко-рядний | 0,75 | 13,3 | 15,9 | - | 158,2 | 63,5

1,50 | 15,9 | 189,6 | 71,3

2,25 | 18,5 | 218,6 | 97,3

3,00 | 16,1 | 203,7 | 80,1

НІР05, ц/га, коливання по роках досліджень:

оцінка істотності середніх (головних) ефектів: А=1,8-2,3; В=0,7-1,1;

оцінка істотності часткових відмінностей: А=0,9-1,1; В=0,5-0,8

Найбільш дійовим фактором впливу на рівень урожайності зерна амаранту виявилось мінеральне живлення – 78,5%, на долю зрошення припадало 14,7%. Вплив погодних умов року при проведенні вегетаційних поливів складав лише 0,3%. В умовах природного зволоження вплив погодних умов року зростає до 4,6%. Результати наших досліджень, що охоплювали роки з різними метеорологічними умовами, показали досить високу ефективність зрошення у несприятливий за вологозабезпеченістю рік. Так вплив зрошення в 2003 році становив 22,3% проти 9,9% у вологому 2004 році.

За різних умов зволоження та мінерального живлення врожайність зерна амаранту, в середньому за роки досліджень, коливалася від 7,2 до 26,1 ц/га. Урожайність зерна амаранту на посівах при зрошенні, незалежно від мінерального живлення, становила – 17,1 ц/га. Зрошення забезпечило одержання додатково 5,0 ц/га, або на 41,3% більше, ніж в умовах природного зволоження. Оптимальною нормою мінеральних

добрив виявилась розрахункова, при внесенні якої, незалежно від умов зволоження, отримано 21,5 ц/га зерна. Проведення вегетаційних поливів та використання розрахункової норми добрив забезпечило одержання 26,1 ц/га зерна (табл. 6).

Таблиця 6

Урожайність зерна та вихід поживних речовин амаранту за різних умов зволоження та мінерального живлення (середнє за 2003-2005 рр.)

Умови зволо-

ження (А) | Мінеральне живлення, (В) | Урожайність, ц/га | Прибавка | Вихід, кг/га | за роками | за головними факторами | від зрошен-

ня | від добрив | Протеїн | олія | А | В | Без зрошення | Без добрив | 7,2 | 12,1 | 8,1 | - | - | 68,6 | 29,3 | Р607,3 | 8,6- | 0,1 | 81,9 | 33,9 | Р60К308,0 | 9,2 | - | 0,8 | 91,1 | 32,4 | N30Р60К3011,9 | 14,2- | 4,7 | 137,0 | 57,6 | N60Р60К3015,6 | 19,0- | 8,4 | 193,7 | 67,6 | N90Р60К3018,1 | 21,8- | 10,9 | 214,7 | 69,4 | Розрахункова | 16,8 | 21,5- | 9,6 | 186,7 | 73,1

Зрошення | Без добрив | 8,9 | 17,1 | - | 1,7 | - | 108,7 | 44,8 | Р60 | 9,9 | 2,6 | 1,0 | 125,1 | 46,0 | Р60К30 | 10,4 | 2,4 | 1,5 | 129,3 | 44,7 | N30Р60К3016,4 | 4,5 | 7,5 | 189,7 | 74,4 | N60Р60К3022,3 | 6,7 | 13,4 | 273,5 | 113,6 | N90Р60К3025,4 | 7,3 | 16,5 | 302,6 | 113,1 | Розрахункова | 26,1 | 9,3 | 17,2 | 303,5 | 120,7 | НІР05, ц/га, коливання по роках досліджень:

оцінка істотності середніх (головних) ефектів: А=0,5-0,6; В=0,6-1,0;

оцінка істотності часткових відмінностей: А=1,2-1,7; В=0,8-1,4

Найбільша окупність 1 кг д.р. добрив прибавкою врожайності – 14,8 кг зерна була зафіксована в умовах зрошення та внесення розрахункової норми добрив, яка в середньому за роки досліджень становила N101Р15.

На вміст протеїну в зерні істотним був вплив мінеральних добрив – 29,0%. Погодні умови року впливали слабко – 3,8%, а умови зволоження – 9,6%. Взаємодія останніх факторів з мінеральними добривами збільшує свій вплив на накопичення протеїну в абсолютно сухій масі, відповідно, до 18,0 та 22,7%. Як засвідчили результати досліджень, на накопичення жиру в зерні амаранту умови зволоження мали незначний вплив – 5,6%. У середньому за роки досліджень зерно зі зрошуваних посівів містило 5,1% жиру, проти 4,9% без зрошення. Мінеральне живлення призводило до зниження вмісту жиру в зерні амаранту, вплив цього фактору становив – 20,3%. Проведення вегетаційних поливів та внесення розрахункової норми добрив забезпечило найбільший вихід протеїну – 303,5 кг та олії – 120,7 кг/га.

Економічна ефективність та енергетична оцінка вирощування амаранту

Показники економічної ефективності вирощування зернового амаранту значно залежали від застосування оптимального способу сівби та норми висіву. Найвищий урожай і, як наслідок, вартість валової продукції з одиниці площі, отримано при сівбі широкорядно з нормою висіву насіння 2,25 млн. шт./га. Чистий прибуток при цьому склав 6861 грн./га із рівнем рентабельності 287,2% та собівартістю 1,29 грн. за 1 кг зерна.

Зрошення та мінеральне живлення є одними з головних елементів технології вирощування амаранту в умовах південного Степу України, які забезпечують істотне підвищення його економічної ефективності. Використання розрахункової норми добрив виявилось найбільш ефективним методом розрахунку норм мінеральних добрив як в умовах природного зволоження, так і при зрошенні. При його застосуванні було отримано найбільший чистий прибуток – 10264 грн./га, найвищий рівень рентабельності – 368,4% та найнижчу собівартість – 1,07 грн. 1 кг зерна.

Одним із шляхів підвищення ефективності енерговикористання при виробництві продукції рослинництва є оптимізація технології вирощування та збільшення виходу продукції з одиниці площі. Аналіз енергетичної ефективності способу сівби амаранту, незалежно від норми висіву, свідчить на користь широкорядного способу, який має найбільший приріст валової енергії – 23,8 ГДж/га та найвищий енергетичний коефіцієнт – 4,98. За енергетичною ефективністю посіви з нормою висіву 2,25 млн. шт./га при широкорядному способі сівби відрізнялись максимальними показниками, а саме: енергетичний коефіцієнт становив 5,77, приріст валової енергії – 28,6 ГДж/га, що в середньому на 22,5 та 28,3% більше порівняно з іншими нормами висіву.

Надходження енергії у варіантах досліду знаходились в прямій залежності від урожаю амаранту. Найбільшим прихід енергії з урожаєм – 48,8 ГДж/га виявився на посівах із внесенням розрахункової норми добрив та проведенні вегетаційних поливів.

ВИСНОВКИ

У дисертації представлені результати науково-дослідної роботи по вирішенню питання оптимізації технологічних прийомів вирощування зернового амаранту на темно-каштанових ґрунтах південного Степу України з метою підвищення його продуктивності та покращання якості зерна з максимальним виходом протеїну та олії з одиниці площі.

1. Сівба амаранту в оптимальний строк (середина травня) скорочує тривалість періоду сівба-сходи, забезпечує одержання сходів з найбільшою – 62,4% польовою схожістю та сприяє зменшенню в 2,4-5,2 рази забур’яненості посівів порівняно з ранніми строками сівби.

2. При зниженні вмісту протеїну в зерні амаранту за умов сівби 15 травня його загальний збір з одиниці площі зростає на 36,3% за рахунок підвищення врожаю зерна на 49,1%.

3. Оптимальна норма висіву при широкорядному способі сівби – 2,25 млн. шт./га, за якої одержано найбільшу кількість сухої біомаси – 908 г/м2, листкової поверхні – 53,0 тис.м2/га та найвищий фотосинтетичний потенціал – 1055,3 тис.м2/га х днів, забезпечує одержання 18,5 ц/га зерна амаранту.

4. Оптимізація мінерального живлення на фоні зрошення збільшує приріст сирої біомаси на 45,4%, площу листкової поверхні на 143,6%. Завдяки цьому підвищується продуктивність фотосинтезу, формується в 2,5 рази більше зерна на рослині з найбільшою масою 1000 насінин 0,75 г, що на 21,0% більше, ніж на посівах без зрошення та внесення мінеральних добрив.

5. Найбільш оптимальною нормою мінеральних добрив є розрахункова, яка забезпечує в умовах зрошення одержання максимальної врожайності зерна 26,1 ц/га, збору протеїну – 303,5 кг та олії – 120,7 кг/га.

6. Під посіви зернового амаранту на темно-каштанових ґрунтах при вмісті в шарі грунту 0-50 см нітратного азоту 1,2, рухомого фосфору 3,0 та обмінного калію 33,1 мг/100 г ґрунту слід вносити мінеральні добрива нормою N72Р10 в умовах природного зволоження та N101Р15 при зрошенні.

7. Сумарне водоспоживання в умовах природного зволоження становить 2977 м3/га та 3697 м3/га при зрошенні. Найменшим коефіцієнт водоспоживання – 1480 м3/т зерна виявився на удобреному фоні при проведенні вегетаційних поливів.

8. Зрошення та внесення мінеральних добрив збільшує в 2,2 рази накопичення кореневої системи амаранту, основна маса якої (96,6%) розміщена в шарі ґрунту 0_см і становить 43,5 ц/га абсолютно сухої речовини.

9. Розрахункова норма добрив сприяє більшому використанню нітратів, рухомого фосфору та обмінного калію з ґрунту протягом вегетації амаранту. Інтенсивне споживання елементів живлення – 38,2_,5% рослинами амаранту відбувається в міжфазний період бутонізація-цвітіння.

10. Комплексна взаємодія зрошення та застосування розрахункової норми добрив сприяє подовженню продуктивного процесу та накопиченню в надземній масі 215,9 кг азоту, 107,9 кг фосфору та 566,7 кг/га калію. Максимальна інтенсивність виносу цих елементів живлення відбувається в міжфазний період бутонізація-цвітіння й становить 2,1-2,8 кг/га за добу.

11. Високий енергетичний коефіцієнт – 2,42