Скачать

Изучение родительских форм для создания сорго-суданковых гибридов

Для хозяйств различной формы собственности основой дальнейшего развития животноводства и формирования прочной и полноценной кормовой базы в летний и зимний периоды является увеличения площадей под кормовыми культурами и повышения их урожайности. Важный резерв кормопроизводства - выявление наиболее продуктивных культур для использования в зеленом конвейере (как орошаемом, так и на суходоле). Такой культурой могут быть сорго-суданковые гибриды и сорта суданской травы.

Сорговые культуры отличаются высокой пластичностью и при соответствующем наборе сортов, гибридов, правильной агротехнике, обеспечивают высокие и устойчивые урожаи, в богарных условиях от 250 до 600 ц/га, при орошении от 1200 до 1800 ц/га.

В засушливых районах, где другие кормовые культуры не дают удовлетворительного урожая из-за недостатка влаги и засоления почв, сорго-суданковые гибриды при надлежащей агротехнике могут обеспечить постоянные и высокие урожаи.

В хозяйстве суданская трава и сорго-суданковые гибриды позволяют увеличить период использования зеленого конвейера до 210 дней.

За последние годы в практике возделывания сорговых культур произошли изменения. Выведены и внедрены в сельскохозяйственное производство новые сорта и гибриды, обладающие высокой урожайностью и качеством зеленой массы.

В настоящее время проводятся исследования по выявлению наиболее продуктивных сорго-суданковых гибридов в условиях нашей зоны, которые проявляют высокий эффект гетерозиса в сравнении с родительскими формами и стандартом.

Эта работа проводилась до 2007-2008 гг. на кафедре растениеводства, селекции, семеноводства, агроинформационных технологий и систем Южного филиала НУБиП Украины «Крымский агротехнологический университет» в соответствии с тематическим планом университета по теме: 9.1.1. «Создать высокопродуктивные сорта и гибриды сорговых культур».

Полученные данные исследований легли в основу данной дипломной работы.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Одной из культур, получивших широкое распространение в сельском хозяйстве, является сорго. Выведение и внедрение в производство новых сортов и гибридов этой культуры, отвечающих требованиям интенсивной технологии, является важной задачей науки и практики. Вследствие генетической неоднородности родительских форм, сорго-суданковые гибриды обладают исключительным эффектом гетерозиса. По этому показателю они занимают одно из первых мест среди других кормовых культур. ( И.В.Макаров, 1987 г.).

Однако в настоящее время, несмотря на ценные биологические особенности, большие потенциальные возможности и перспективы в использовании, сорго и гибриды этой культуры пока занимают небольшие площади в производстве, главным образом, из-за недостаточно налаженного семеноводства, несовершенства технологии возделывания, сушки и хранения семян, малого выбора раннеспелых сортов. Поэтому важным условием расширения посевных площадей, повышения урожайности сорго и улучшения его качества является выведение высокопродуктивных гибридов, приспособленных к возделыванию в конкретных условиях. (Н.А.Шепель, 1985 г.).

1.1 Ботаническая характеристика сорго-суданковых гибридов

Корневая система у сорго-суданковых гибридов, как и у всех мятликовых растений, мочковатая. Прорастают сорго-суданковые гибриды, как и все хлеба второй группы, одним корешком, который в первое время, до образования 3-4 листа, интенсивно ветвится, образуя множество боковых корешков, покрытых волосками, и до появления вторичных корней служит основным органом почвенного питания растений. Через 4-8 дней после появления всходов четко обозначается узел кущения. Из узла кущения развиваются мощные пучки придаточных корней, которые расходятся в разные стороны на 60-130 см, проникая в глубину на 250-300 см. Корневая система сорго-суданковых гибридов хорошо развита. Она располагается в почве в два яруса. Первый ярус охватывает толщу почвы до 75 см. В этом слое почвы располагаются: эпикотильные, узловые корни, уходящие в сторону от растения под углом 35-55º и воздушные корни. Второй ярус корней охватывает толщу почвы от 75 см и глубже. В нем располагаются зародышевый и узловые корни, уходящие вертикально вниз. Рост корней у сорго-суданковых гибридов протекает неравномерно. Можно выделить три периода: первый – интенсивный рост зародышевого корня, второй – рост узловых корней и третий – наиболее интенсивный рост воздушных корней. Воздушные корни у растения растут медленнее, чем все другие типы корней. Их среднесуточные приросты не превышают 1,22 см. Растут эти корни до конца жизни растения, хорошо ветвятся в почве. Приросты опорных корней в последний месяц жизни растения бывают большими, чем у узловых корней, уходящих в сторону. У всех типов корней отмечается интенсивное нарастание массы в первый период вегетации. Надземная часть растения в это время растет медленно. Только после образования мощной корневой системы начинается интенсивное развитие надземной части растения. Вследствие такой разветвленности и глубины проникновения корневая система способна использовать влагу и питательные вещества из глубоких горизонтов почвы. Таким образом, эта способность корневой системы дает возможность получать гарантированные урожаи при самых сильных засухах. (Я.И.Исаков, 1982 г.). Исследованиями (В.И.Тараненко, 1969 г.) установлено, в фазу полной спелости одна весовая часть корня сорго вскармливает 10,6 весовых частей надземной массы.

Стебли сорго-суданковых гибридов прямостоячие, бледно-зеленые, гладкие, тонкие, у некоторых гибридов (сорго-суданковых) заполнены сочной сердцевиной с различной степенью сахаристости (6-15%) и разделены на междоузлия, число которых зависит от вида культуры и его сорта. Отмечена (А.В.Алабушевым, 1989 г.) прямая зависимость между количеством междоузлий и вегетационным периодом. Число междоузлий на главном стебле генотипически обусловлено и является устойчивым признаком. Раннеспелые сортообразцы имеют наименьшее количество междоузлий - 7-10, среднеспелые 11-15 и позднеспелые 16-25, длина которых от 0,5-2 см в нижней части, до 40 см и более в верхней части стебля в зависимости от вида и сорта. В междоузлии имеется продолговатое желеобразное углубление со стороны выхода пластинки листа, от стебля, прикрываемое влагалищем листа. В углублении формируются и выходят из раструба листа боковые ветви. От нижнего узла (узел кущения) отходят вторичные корни, от второго и третьего узлов стебля отходят воздушные корни. Сорго-суданковые гибриды обладают высокой кустистостью – от 1 до 30 стеблей. Высота растений в зависимости от условий возделывания, климатических условий и проявления гетерозиса достигает 2-3 метров и более.

Лист ланцетовидной формы состоит из влагалища и листовой пластины. Влагалищная часть листа плотно охватывает часть или все междоузлие, а у низкорослых сортов даже другие междоузлия, защищая стебель от неблагоприятных условий, и придает ему прочность. Листья расположены поочередно с двух сторон. Количество их зависит, главным образом, от сорта и от условий выращивания. Так, у раннеспелых сортов 7-10 листьев, среднеспелых 11-16, позднеспелых 16-25 и больше. (Н.А.Шепель, 1989 г.). Листья не имеют ушек, язычок маленький, листовая пластинка сидячая, широколанцетная, гладкая, длинная (40-80 см), широкая (5-14 см) с цельными острыми краями. Жилкование листа продольное. Центральная жилка делит пластинку листа на две равные части: с нижней стороны она утолщенная, в верхней – слегка вогнутая. Средняя часть пластинки листа растет более медленно, чем края, поэтому лист имеет волнистую поверхность, большую упругость и сопротивляемость ветру. Лист - наиболее важный орган, в котором происходят главные жизненные процессы растений, а именно: фотосинтез, дыхание, транспирация. Средняя площадь листовой поверхности одного растения равна 290 см с колебаниями от 200 до 390 см . Внешняя сторона листа покрыта кожицей, клетки которой лежат почти параллельными рядами длиной в 4-5 раз больше ширины. Покровные ткани листьев сорго-суданковых гибридов имеют четко выраженную ксероморфную структуру. Листья сорго-суданковых гибридов в очень жаркие дни покрываются налетом, что предохраняет от излишнего испарения (Л.И.Знаменский, 1961 г.). Листья являются наиболее ценной частью растений при использовании сорго-суданковых гибридов на зеленый корм, поэтому сорта, у которых много листьев более ценны в кормовом отношении.

Соцветие у сорго-суданковых гибридов – метелка, имеющая большое количество форм (цилиндрическая, овальная, округлая, яйцевидная, веретеновидная, пирамидальная и др.), по плотности (рыхлая, развесистая, сжатая, комовая) и окраски (белая, черная, коричневая, оранжевая и др.). Длина метелок колеблется от 15 до 70 см. Главная ось метелки бывает длинная (стержневая) или укороченная (бесстержневая). Указанные выше параметры являются важными морфологическими признаками при определении групп, видов и сортов. Каждая ветвь метелки, отходящая от главной оси, несет ветви второго, третьего, четвертого и т.д. порядков. Ветви по длине бывают разные, в зависимости от этого метелки имеют разнообразную форму и плотность, свойственную тому или иному сорту и виду. Признаки метелки более четко вырисовываются в фазе цветения. Величина метелок изменяется в зависимости от густоты растений. Веточки последнего порядка на концах несут колоски, которые к метелке располагаются с боков попарно. Один – сидячий, обоеполый, плодущий, другой – мужской (бесплодный) на короткой ножке. При тройчатом расположении на концах веточек один из них сидячий, обоеполый, плодущий, два других – мужские (бесплодные). В каждом колоске под развивающимся цветком находится чешуйка недоразвившегося цветка. Каждый плодущий колосок имеет две колосковые выпуклые, блестящие чешуи, которые охватывают как плодущий, так и бесплодный колоски. Обоеполый цветок имеет две цветочные тонкие, прозрачные чешуи ( нижняя может быть с остью или без ости), три тычиночных нити с прикрепленными пыльниками и пестик, состоящий из верхней одногнездной завязи и двух хорошо развитых рылец. В однополых мужских колосках, растущих на коротких ножках, наружные чешуи мягкие, кожистые с четко выраженными жилками.

Соцветие у сорго-суданковых гибридов образуется в зависимости от скороспелости сорта: у раннеспелых через 45-55 дней, у среднеспелых – 60-65 дней, у позднеспелых – 75-100 дней после всходов. Выметывание метелок зависит и от условий выращивания. В жаркую сухую погоду метелки появляются раньше, чем в прохладную и влажную. Цветение метелки начинается на 2-6 день после выметывания с верхней части метелки, постепенно перемещаясь книзу. Цветковые чешуи раскрываются, тычинки и перистые рыльца высовываются одновременно наружу. Пыльники по мере созревания меняют окраску от светло-желтой до коричневой. После созревания они лопаются и высвобождают облако легкой пыльцы, которая с помощью ветра переносится на рыльца цветков других растений порой на значительные расстояния. Таким образом, осуществляется процесс оплодотворения путем переопыления.

Сорго-суданковые гибриды, как и сорго, являются факультативными перекрестноопыляющимися растениями. Растения выделяют очень большое количество пыльцы, на отдельных метелках может развиваться до 100 млн. пыльцевых зерен. Установлено, что данные растения переопыляются в основном в пределах своего сорта по принципу избирательности в оплодотворении. Возможно опыление в пределах одного растения, т.е. самоопыление. Но это происходит в основном в силу необходимости. Однако на практике это имеет очень большое значение в сильно засушливых районах страны, где в жаркую сухую погоду пыльца погибает в воздухе, и перекрестного опыления цветков не происходит, но тем не менее, урожай от этого значительно не страдает.

Раскрываются цветки главным образом в ранние утренние часы по типу «взрыва», а именно, за 5-10 минут почти одновременно открывается большое количество цветков. Следующий «взрыв» наступает ровно через сутки. После 11-12 часов цветение почти прекращается. Наибольшее количество распустившихся цветков приходится на 3-4 день. Продолжительность цветения – 6-10 дней в зависимости от температуры воздуха: чем выше температура, тем быстрее проходит цветение на метелке. Однополые мужские цветки играют важную роль в опылении, т. к. они совместно с двуполыми усиливают пыльцеобразование.

Важным видовым, групповым и сортовым признаком сорго-суданковых гибридов являются: форма сидячих колосков, степень их раскрытия при созревании, наличие остей, форма и окраска колосковых чешуй и наличие опушенности.

После оплодотворения завязь, разрастаясь, заполняет всю полость, образованную цветковыми и колосковыми чешуями, тем самым формируется плод – зерновка. В зависимости от сорта цветковые и колосковые чешуи либо плотно охватывают зерно, либо нет.

Зерновка по анатомическому строению существенно не отличается от строения зерен других злаков. Сверху оно покрыто наружной оболочкой, образовавшейся из стенки завязи, под которой залегает внутренняя оболочка, образовавшаяся из стенок яйцеклетки. Под внутренней оболочкой находится стекловидный роговой, богатый белком алейроновый слой. Основная часть зерновки заполнена мучнистым белым эндоспермом, преимущественно зернами крахмала, являющимися запасными питательными веществами. В нижней части зерновки, обращенной к веточкам метелки, в затемненном углублении располагается широкий и длинный зародыш со стебельком и зародышевым корешком. Зародыш от эндосперма отделяется щитком.

Количество зерна, его форма, окраска, величина очень разнообразны и зависят от сорта, гибрида и условий выращивания Количество зерен на одной метелке колеблется от 1800 – 2190 у сортов, до 3000-5600 у гибридов. Значительное количества зерна с одной метелки у гибридов - это проявление высокой степени гетерозиса. ( Н.А.Шепель, 1989 г.).

Зерно бывает по форме: овальное, яйцевидное, бочковидное, округлое, удлиненное и др.; по величине: крупное (вес 1000 зерен – 30г), среднее (вес 1000 зерен – 25г), мелкое (вес 1000 зерен – 20г); по окраске оболочки: белое, оранжевое, коричневое, бурое, кремовое и др.; по наличию пленок: пленчатое и голозерное.

1.2 Биологические особенности

Отношение к теплу и свету. Сорго-суданковый гибрид обладает большой пластичностью, поэтому легко приспосабливается к почвенно-климатическим условиям выращивания. Благодаря этому он имеет широкий ареал распространения – от тропических, пустынных и полупустынных климатических зон до умеренных и увлажненных широт. Это растение по своим биологическим особенностям и хозяйственно-ценным признакам является уникальным. Оно без вреда для себя может переносить очень высокие температуры. Клетки листьев не страдают от сильного солнечного перегрева и не расходуют лишнюю влагу усиленным испарением на свое охлаждение (что происходит у большинства растений).

По происхождению сорго – южное растение, поэтому оно теплолюбивое. Семена его начинают прорастать при температуре +8-10º С , но оптимальной температурой для прорастания семян, роста и развития растений считают +25-30º С (Ю.Ф.Олексенко, 1986 г.). В период от всходов до кущения, когда еще не сформировалась мощная корневая система, высокие температуры действуют на сорго-суданковые гибриды угнетающе. Во второй половине вегетационного периода высокие температуры они переносят безболезненно. Сорго-суданковые гибриды чувствительны к пониженным температурам и заморозкам, особенно в фазе цветения, когда уже при -1º С наступает гибель растений. Всходы погибают при температуре -2-3º С. Поэтому сорго-суданковые гибриды относят к поздним яровым культурам и высевают, когда среднесуточная температура почвы на глубине 10 см достигает +14-16º С Посев в непрогретую почву (7-8ºС) приводит к тому, что семена плесневеют, долго не прорастают, всходы бывают изреженными, а посев зарастает сорняками, что затрудняет и удорожает уход за всходами и значительно снижает урожай. Об этом говорят исследования, проведенные на Генической опытной станции (Н.А.Шепель, 1994 г.).

Растения этой культуры отличаются медленным ростом в начале вегетации и весьма интенсивным ростом после фазы кущения. При благоприятных условиях всходы появляются через 6-8 дней. Однако при пониженных температурах, почвенной корке, глубокой заделке семян всходы появляются на 10-15 день, а при ранних сроках сева на 20-30 день (П.М.Шорин, 1973 г.). Сумма активных температур для сорго-суданковых гибридов зависит в основном от условий выращивания и составляет 2000-3800 градусов. Наибольшая потребность в тепле у сорго наблюдается в период всходы-выметывание (1400-2100о), наименьшая в период посев-всходы (243-297о). Сорго типичное растение короткого дня (А.В.Алабушев, 1989 г.). При коротком 9 – 10 часовом дневном освещении у него настолько быстро происходят жизненные процессы развития, что даже у позднеспелых форм резко сокращается вегетационный период, ускоряется выбрасывание метелки, цветение и созревание в ней зерна. При естественном 16-17 часовом дневном освещении позднеспелые формы могут вообще не выбросить метелки, а среднепоздние удлиняют вегетационный период.

Таким образом, основной причиной нестабильности у многих линий, сортов и гибридов является их высокая реакция на продолжительность дня, температуру и другие экологические факторы среды. Поэтому перед селекционерами генетиками стоит задача создать сорго-суданковые гибриды с фотопереодически нейтральной реакцией, что позволит внедрять их в районах с высокой продолжительностью светового дня.

Отношение к влаге. Характерной особенностью сорго является способность приостанавливать свой рост в период особо неблагоприятных условий для роста и развития и оставаться в анабиотическом состоянии до тех пор, пока не наступят благоприятные условия.

Сорго-суданковые гибриды легче, чем другие культурные растения переносят воздушную и почвенную засухи, суховеи и высокие температуры. В процессе эволюции это растение выработало большую приспособляемость к недостатку влаги и экономному ее расходованию. По степени засухоустойчивости и жаростойкости оно относится к числу уникальных растений.

Транспирационный коэффициент у сорго-суданковых гибридов составляет 300. Для сравнения: у суданской травы – 340, кукурузы – 338, пшеницы – 515, ячменя – 534, овса – 600, гороха – 730, подсолнечника -895. Количество воды, необходимой для набухания семян сорго-суданковых гибридов, составляет 35% от веса семени, тогда как для кукурузы требуется 40%, для пшеницы – 60%. Если в почве сохранилось хоть немного влаги, то сорго-суданковые гибриды продолжают расти, несмотря на сильную жару и сухость воздуха (П.М.Шорин, 1976 г.).

Несмотря на то, что это засухоустойчивая культура, она сильно реагирует на орошение и дает значительную прибавку урожая (Н.А.Шепель, 1985 г.).

Отношение к почвам и засолению. Сорго-суданковые гибриды способны выдерживать повышенную концентрацию солей в почве. Именно поэтому они являются ценными растениями при освоении засоленных земель. Сорговые культуры выносят из почвы 31-75 т/га солей, в том числе вредных, таких, как хлориды и сульфаты. Сорговые культуры настолько солевыносливы, что при поливе их водой из Каспия (содержание солей в нем 4,05-8,18 г/л; тип засоления сульфатно-хлоридно-магниево-натриевый) урожай зеленой массы при поддержании порога влажности почвы на уровне 90% составил 527 ц/га (Б.Н.Малиновский, 1984 г.). Сорго-суданковые гибриды не предъявляют особых требований к почвам. Обладая мощной корневой системой, они могут давать хорошие урожаи на почвах, не пригодных для других злаков. Это позволяет использовать их в качестве первой культуры при освоении эродированных земель В.П.Ермоленко, 1982 г.).

Отношение к минеральному питанию. Положительно отзывается на улучшение условий минерального питания, особенно на бедных почвах. Для раскрытия его высоких потенциальных возможностей необходим комплекс мероприятий, в том числе и внесение сравнительно высоких доз NPK.

Ценной биологической особенностью сорго как кормовой культуры является способность его после скашивания быстро отрастать и вегетировать, вплоть до поздней осени, тогда как основная кормовая культура кукуруза дает только один укос.

Хорошо усваивая осадки на протяжении всего теплого периода времени, сорго-суданковые гибриды и суданская трава при использовании на зеленый корм и своевременном скашивании может давать два-три укоса (на орошении - четыре), обеспечивая высокие сборы зеленой.

Отрастание отавы происходит за счет развития почек, находящихся в узлах кущения и в листовых пазухах нижних стеблевых узлов, где сосредоточено наибольшее количество запасных питательных веществ.

1.3 Использование сорго-суданковых гибридов

Сорго-суданковые гибриды имеют важное хозяйственное значение. Благодаря высокой урожайности и пластичности они имеют перспективы в укреплении кормовой базы хозяйств всех видов собственности. Зеленая масса используется на зеленый корм, сено, сенаж, силос (Б.Н.Малиновский, 1984г.). Сорго-суданковые гибриды обладают интенсивным ростом, среднесуточный прирост зависит от фазы развития.

После укосов сорго-суданковые гибриды быстро отрастают, давая питательный корм. В 1 центнере зеленой массы содержится 0,23 кормовых единиц, до 44,4% клетчатки, 27,3% БЭВ, до 16-18% протеина, при этом в 1к.ед. содержится 100г переваримого протеина (П.М.Шорин, 1973 г.).

Из однолетних кормовых культур в зеленом конвейере выращивание сорго-суданковых гибридов является одним из экономически выгодных направлений. Они обладают способностью хорошо отрастать после скашивания, что дает возможность получать на неполивных землях 2-3, а на орошаемых – до 4 укосов зеленой массы, с урожайностью 400-500 ц/га, 1000 ц/га и более. Кроме того, норма высева семян сорго-суданковых гибридов в 4-5 раз меньше, чем у кукурузы, и почти в 10 раз меньше, чем у бобово-злаковых смесей, а урожайность существенно превышает последние (В.П.Бондаренко, 1990 г.).

В южных районах страны, где в летне-осенний период часто ощущается недостаток зеленых кормов, использование сорго-суданковых гибридов позволяет до конца октября кормить животных нежной зеленой массой (П.М.Шорин, 1973 г.).

Сорго резко увеличивает продуктивность в условиях орошения, несмотря на высокую засухоустойчивость. Способность быстро отрастать после укосов, при возделывании делает их интенсивной культурой для орошаемого земледелия. При возделывании сорго на орошение необходимо помнить, что это теплолюбивая культура. Поэтому, спешить с посевом, когда температура еще неустойчива и может периодически опускаться ниже вышеуказанных пределов, может привести к гибели семян и изреженности стеблестоя. По отношению к влаге критический период – фаза начало выметывания. В это время наиболее необходимы поливы (М.М.Мельников, 1976г., Н.А.Шепель, 1994 г.). Чтобы получить хорошие корма недостаточно получения высокого урожая, необходима еще оценка зеленой массы по питательности (табл. 1). Сорго-суданковые гибриды по сравнению с кукурузой обеспечивают более высокий выход кормовых единиц и переваримого протеина (В.П.Ермоленко, 1982 г.).

Таблица 1.1

Питательность кормов сорговых культур и кукурузы

(В.П.Ермоленко, 1982 г.).