Ключевые теги

Реклама

Реклама

Адаптивность и продуктивность сортов проса прутьевидного (Panicum virgatum L.) при продолжительном использовании посевов в условиях Лесостепи Украины

Адаптивность и продуктивность сортов проса прутьевидного (Panicum virgatum L.) при продолжительном использовании посевов в условиях Лесостепи УкраиныСтатья опубликована в №21 (май) 2015 Разделы: Размещена 06.04.2015. Последняя правка: 05.06.2015. Адаптивность и продуктивность сортов проса прутьевидного (Panicum virgatum L.) при продолжительном использовании посевов в условиях Лесостепи Украины кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Мандровская Светлана Николаевна, аспирантка, Институт биоэнергетических культур и сахарной свеклы Национальной академии аграрных наук Украины УДК 633.81(477.60) ВВЕДЕНИЕ Многолетние злаковые культуры являются наиболее пригодным сырьем для производства биотоплива и становятся основой для биоэнергетики во многих странах мира. Одной из перспективных высокорентабельных злаковых культур является просо прутьевидное (Panicum virgatum L.). Растения проса прутьевидного рационально используют азот и влажность почвы, имеют высокую устойчивость к болезням и вредителям, позитивно влияют на окружающую среду [1]. В зависимости от сорта и почвенно-климатических условий выращивания высота проса прутьевидного составляет 100-250 см, а урожайность сухой массы от 6 т/га 9 (на почвах деградированных) до 20 т/га (на почвах в высоким плодородием). При этом с одного гектара есть возможность получать 3-10 т условного топлива в течении 15 лет [6]. Исследования по возможности выращивания проса прутьевидного в условиях Украины как биоэнергетического источника энергии были начаты в 2008 году на Веселоподолянской (Полтавская область), Ялтушковской (Винницкая область) опытно-селекционных станциях [7], в 2009 году в Борщевском агротехническом колледже (Тернопольская область) [2]. Как показали исследования, интродукция проса прутьевидного в Украину предполагает определение интеграционной оценки, которая включает место выращивания, особенности роста, развития и формирование продуктивности в зависимости от сортовых особенностей и погодных условий [5,3,4,2]. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА  Целью наших исследований была комплексная оценка агрофитоценозов проса прутьевидного при продолжительном использовании сортов разного эколого-географического происхождения.

Исследования проводили в течение 2008-2014 гг. на Веселоподолянской опытно-селекционной станции и на опытном поле Института биоэнергетических культур и сахарной свеклы. Схема опыта: фактор А - сорт, фактор В - гидротермический коэффициент (ГТК) вегетационного периода. Характеристика сортов, которые изучались представлены в таблице 1. Обобщение показателей выращивания проса прутьевидного проводили методом статистических группировок, оценку погодных условий годов и отдельных периодов осуществляли используя показатели температуры воздуха, количества осадков через гидротермический коэффициент (ГТК). РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Анализ погодных условий вегетационного периода в контексте роста и развития проса прутьевидного в течение 2008-2014 гг показали, что они были довольно изменчивы в регионе. Наиболее засушливыми были 2008, 2010, 2013 гг., особенно в первую половину вегетационного периода. Остальные годы – близкие к средним многолетним.

Из засушливых наиболее характерным был 2008 год. После сева проса прутьевидного 20 мая во второй и особенно в третьей декадах мая установилась сухая без эффективных осадков погода – ГТК составлял 0,1-0,8. в таких условиях верхний горизонт почвы практически был сухим. Такими же экстремальными условиями отличался и июнь (ГТК составил 0,1), что привело к полной гибели всходов проса прутьевидного. Повторный сев (пересев) провели 10 июня, когда в период с 5 по 9 июня выпало 22,2 мм осадков. При значении ГТК 2,5 в период «сев-всходы» полные всходы отмечены 18-20 июня. Количество стеблей перед уходом в зиму (по состоянию на 26.10.2008 г.) колебалось в пределах от 89 шт/м у сорта Кейв-ин-Рок, высота растений от 40 см у сорта Картадж до 90 см у сорта Форестбург (табл.2). Наблюдения за просом прутьевидным второго года использования показали: что в зимний период 2008/09 года растения всех сортов перезимовали нормально: весеннее возобновление вегетации практически у всех сортов отмечено 12 апреля.

Погодные условия вегетации в 2009 году были в целом удовлетворительны – ГТК составил 1,0. количество стеблей по состоянию на 27.10.2009 колебались от 511 шт/м  у сорта Шелтер, высота растений - от 70 см у сорта Кев-ин-Рок до 140 см – у Канлоу (см. табл.2). Анализ сортов проса прутьевидного третьего года использования показал, что несмотря на экстремальные условия зимы 2009/10 гг, когда растения находились долгое время под ледяной коркой толщиной 8-10 см, все сорта перезимовали без потерь. Весеннее отрастание отмечено 27-29 апреля. При значении ГТК вегетационного периода 1,0 количество стеблей по состоянию на 4.10.2010 гг. колебалось в пределах от 616 шт/м у сорта Дакота, высота растений – от 100см у сорта Шелтер до 170 см у сорта Канлоу (см. табл.2). Весеннее возобновление вегетации проса прутьевидного четвертого года использования (2011 г.) отмечено 21-22 апреля. Наступление последующих фаз развития было практически одинаковым у всех сортов. Засушливый период в августе и сентябре (ГТК 0,8 - 0,1) послужил раннему засыханию растений – начало второй декады сентября. Поэтому по состоянию на 20-25 октября растения проса прутьевидного были сухими: сплошное пожелтение и побурение.

у остальных сортов. Высота растений колебалась от 120 см у сорта Дакота до 200см у сорта Канлоу. У остальных сортов она была в пределах 145-165 см (см. табл.2). Анализ растений проса прутьевидного вегетационного периода 2012 года (пятого года использования) показал следующее. Весеннее возобновление вегетации отмечено 18 - 19 апреля. Полные всходы практически у всех сортов отмечены через 9 дней после возобновления вегетации. Погодные условия вегетационного периода 2012 года были различными: ГТК в апреле составлял - 1,4, в мае – 0,8, июне – 0,9, июле – 1,0, августе 0,7, сентябре – 0,8 и октябре – 1,3. Это обусловило ускоренный рост и развитие растений: по состоянию на 10 октября отмечено сплошное пожелтение и побурение растений.

Максимальное количество стеблей было  у сорта Небраска – 1030 шт/м, минимальное – у сорта Картадж 840 шт/м 2. . Максимальная высота растений отмечена у сорта Канлоу -170 см, минимальная - у сорта Дакота – 80 см. у остальных сортов она колебалась в пределах 90-140 см (см. табл. 2). Весеннее возобновление вегетации в 2013 году отмечено 21 - 23 апреля, всходы – 28 апреля - 3 мая. Погодные условия весеннее – летнего вегетационного периода были также различны: ГТК был в пределах 0,9 – 0,7 и 0,4 – 0,8, что способствовало раннему пожелтению и побурению. 2. 2. у сорта Дакота. У остальных сортов этот показатель колебался в пределах  940 – 1170 шт/м 2. . Максимальная высота растений была у сорта Канлоу – 140 см, минимальная – у сорта Дакота – 80 см. У остальных сортов этот показатель был в пределах 100 -120 см (см. табл.2). Комплексная оценка проса прутьевидного седьмого года использования (2014 г.) показала следующее.

Весеннее отрастание отмечено 18 -22 апреля. Более раннее (18 апреля) было отрастание стеблей у сортов Небраска, Санберст, Шелтер, более позднее (22 апреля) – у позднеспелых сортов Канлоу, Аламо. Полные всходы отмечены через 8 дней после возобновления вегетации и колебались в пределах 18 – 23 шт/м. 2. 2. у сорта Дакота. У остальных сортов этот показатель колебался в пределах  940 – 1140 шт/м 2. . Максимальная высота растений была, как и в предыдущие годы, у сорта Канлоу – 180 см, у остальных сортов этот показатель колебался в пределах 110 -130 см (см. табл.2). Подитаживая оценку элементов продуктивности проса прутьевидного при продолжительном использовании, необходимо отметить, что в среднем за семь лет более высокие показатели по количеству стеблей отмечены у сортов Дакота, Небраска, Санберст – 741 -885 шт/м 2. , по высоте растений – у сортов Канлоу (150 см), Аламо (118 см), Санберст (116 см). *) Примечание: в числителе – количество стеблей, шт/м, в знаменателе – высота растений, см Наблюдения за ростом и развитием растений проса прутьевидного в течение вегетационного периода по сортам позволили определить, что полноценный урожай биомассы возможно получить уже на 3-й год использования.

В 2008 году (год сева) урожайность биомассы не учитывали, как уже отмечалось, в связи с поздним севом. Результаты определения урожайности биомассы второго года использования показали следующее (табл.3). Урожайность сырой массы колебалась от 9,2 т/га у сорта Дакота до 21,7 т/га у сорта Канлоу, сухой – от 6,0 т/га у сорта Дакота до 11,1 т/га у сорта Канлоу. В третьем году использования (2010 г) урожайность сырой массы колебалась в пределах от 7,4 т/га у сорта Дакота до 23,2 т/га у сорта Канлоу, сухой – от 6,2 т/га у сорта Дакота до 13,0 т/га у сорта Канлоу. В четвертом году использования (2011 г.) более высокие показатели как по сырой массе (16,7 - 24,8 т/га), так и по сухой (10,4-19,1 т/га) отмечены у сортов Форестбург, Санберст, Шелтер, Картадж, Небраска. У сортов Дакота, Канлоу, эти показатели соответственно составили 10,6-26,3 т/га и 7,0-16,6 т/га (см. табл.3.) Интенсивность нарастания фитомассы проса прутьевидного за вегетационный период 2012 года (пятого года использования) обусловлено различными погодными условиями: от умеренного увлажнения весной (ГТК-0,7-0,9) до засушливого в начале и середине лета (ГТК-0,4-0,2). В таких условиях разница в наростании биомассы между сортами наблюдалось в течение всего вегетационного периода. При этом, более интенсивное наростание как сырой, так и сухой биомассы было у сорта Канлоу, по состоянию на 10 октября урожайность сырой массы составила 24,0 т/га, сухой - 12,0 т/га. На втором месте по интенсивности наростания биомассы были у сорта Небраска, Дакота, Шелтер, Форесбург: урожайность сырой массы у них колебалась в пределах 15-19 т/га, сухой - 7,2-10,5 т/га. Наименьшая интенсивность нарастания как сырой, так и сухой массы у сорта Аламо - соответственно 10,0 и 6,5 т/га. Необходимо также отметить, что при погодных условиях вегетационного периода 2012 года практически у всех сортов проходило более интенсивное наростание сырой массы в сравнении с сухой. Аналогичные погодные условия и закономерность в наростании биомассы проса прутьевидного были в 2009 году (см. табл. 3). В 2013 году (шестой год использования) также значительное негативное влияние на урожайность биомассы проса прутьевидного оказали погодные условия: ГТК в период вегетации колебался в пределах 0,7-0,4-0,8. Учет урожайности по состоянию на 25 октября показал, что по сырой массе она колебалась от 14,8 т/га у сорта Дакота до 34,5 т/га у сорта Канлоу, о сухой - от 9,2 т/га у сорта Форестбург до 14,8 т/га у сорта Канлоу (см. табл.

3). Учет урожайности проса прутьевидного в 2014 году (7-й год использования) показал, что как по сырой массе, так и по сухой он был наивысший у сорта Канлоу - соответственно 20,3 и 14,2 т/га, наименьший у сорта Дакота - 0,8 и 7,0 т/га. У остальных сортов он колебался по сырой массе в пределах 11,7-16,0 т/га, сухой -10,0-12,4 т/га. В среднем за 2009-2014 гг. на первом месте по продуктивности был сорт Канлоу, который относиться к низменному экотипу: урожайность срой массы составила 25,0 т/а, сухой 13,6 т/га, на втором месте сорт Кейв-ин-Рок возвышенного экотипа: урожайность сырой массы составила 18,6 т/га, сухой - 11,5 т/га на третьем месте - сорт Шелтер это же экотипа: урожайность сырой массы составила 18,4 т/га, сухой - 11,8 т/га,. У остальных сортов урожайность сырой массы колебалась от 11,5 т/га у сорта Дакота до 18,2 т/га у сорта Картадж,  сухой - от 7,5 тга у сорта Дакота до 11,8 тга у сорта Шелтер (см. табл. 3).  *) Примечание: в числителе – сырая масса, т/га, в знаменателе – сухая масса, т/га Таблица 4 – Выход твердого биотопливати энергии из проса прутьевидного (2009-2014 гг.) По результатам наших исследований выход твердого биотоплива и энергии из проса прутьевидного зависил от урожая сухой биомассы. В среднем за 2009-2014 гг. наибольший выход твердого биотоплива был у сорта Канлоу и составил 15,62 т/га, наименший – у сорта Дакота (7,70 т/га). Выход энергии в исследуемых сортах был в пределах от 123,20 – 249, 92 ГДж/га. Наибольший выход энергии был у сорта Канлоу – 249,92 ГДж/га. ВЫВОДЫ 1. Результаты исследований свидетельствую о том, что просо прутьевидное благодаря возможности длительного использования, нетребовательно к погодным условиям вегетационного периода, является перспективной экономически выгодной биоэнергетической культурой для выращивания на эродированных и малопродуктивных землях в Лесостепи Украины. 2. На основании комплексной оценки посевов проса прутьевидного при семелетнем использовании установлено. что практически все исследуемые сорта как возвышенного так и низменного экотипов пригодны для выращивания. Однако в отдельные засушливые года и особенно месяцы, урожайность биомассы снижается на 17-40% против среднемноголетних, а в благоприятных по влажности и температурном режиме - повышалась на 21-35%. 3. На основании данных анализа установлено, что наивысшая адаптивная способность по урожайности сухой массы и выхода энергии оказалась у сортов Канлоу (низменный экотип), Картадж и Кейв-ин-Рок (возвышенный экотип). 1. Moser L. E. and K. P.Vogel.

1995. Switchgrass, Big Bluestem, and Indiangrass. In: An introduction to grassland agriculture. R. F. Barnes, D. A. Miller and C. J. Nelson (eds.). Forages, 5th ed. Vol.1, Ames, LA: Iowa University Press, pp. 409-420. 2. Гументик М. Я. Агротехнічні прийоми вирощування проса прутоподібного / М. Я. Гументик // Біоенергетика.-2014.-№1(3).-С.29-3. 3. Курило В. Л. Вплив строків сівби та глибини загортання насіння світчграсу на польову схожість в умовах західної частини Лисостепу Украини /В. Л. Курило, МЯ. Гументик, В. В. Каськів //Зб. наук. праць Інституту біоенергетичних культур і цукрових буряків. - К.: ІБКіЦБ, 2013.-Вип. 17.-С.358-361. 4. Мандровська С. М. Світчграс-перспективний інтродуцент для виробництва біопалива в Україні /С. М. Мандровська //Зб. наук.

праць Інституту біоенергетичних культур і цукрових буряків.-К.: ІБКіЦБ, -Вип.19.-С. 82-85. 5. Мороз О. В. Світчграс як нова фітоенергетична культура / О. В.Мороз, В. М.Смірних, В. Л.Курило і інші // Цукрові буряки.-2011.-№3.-С.12-14. 6. Петриченко С. М. Перспективи вирощування світчграсу як альтернативного джерела енергії в Україні / С. М.Петриченко, О. В.Герасименко, Г. С. Гончарук та інші //Цукрові буряки.-2011-№4.-С.13-14. 7. Роїк М. В. ефективність вирощування високопродуктивних енергетичних культур /М. В.Роїк, В. Л.Курило, М. Я. Гументик і інщі // Вісник Львівського національного аграрного університету.-2011.-№15(2).-С.85-90. Рецензии: 6.04.2015, 14:54 Рецензия : В статье приведена не схема опыта, а Характеристика сортов проса прутьевидного, уточните пожалуйста схему опыта, сколько у Вас факторов.

Выражение "без будь-каких осложнений" считаю не научным. 20.04.2015, 18:03 Рецензия : Статья Сторожик Л. И. Мандровская С. Н. на сегодня является актуальной с позиции применения данной культуры как биоэнергетической. Однако, чтобы делать выводы о влиянии погодных условий на формирования продуктивности исследуемых сортов культуры необходимо обосновать эту зависимость уравнениями регрессии, а не только констатировать факты параметров ГТК. На сегодня погодные условия складываются таким образом что показатель ГТК полностью не отображает влияние погодных условий на рост, развитие и формирование продуктивности сельскохозяйственных культур, для этого лучше использовать коэффициент увлажнения Иванова. В таблице урожайности лучше было бы подать урожай сухой биомассы и какое количество энергии она обеспечивает. С учетом замечаний статья рекомендуется к публикации. 25.06.2015, 10:08 Рецензия : Согласен с внесенными исправлениями.

Статья рекомендуется к публикации. Комментарии пользователей:

Просмотров: 352