Дипломная работа: Изучение продуктивности сортов ячменя в условиях северной лесостепи Челябинской области

Издавна зерно ячменя считается особо ценным кормом для беконного, сального и полусального откорма свиней. По утверждению М. Клинга (1933) при скармливании ячменя свиньям получается мясо и шпик самого высокого качества. Для лошадей это тоже прекрасный корм в плющеном виде. Дача ячменного зерна в большом количестве может привести к ожирению лошадей. Последнее обстоятельство и поныне часто используют жители Казахстана при откорме лошадей перед забоем на мясо. Животным в течение двух месяцев скармливают зерно ячменя. В этом случае лошадь быстро поправляется, её мясо изобилует салом, легко усвояемым организмом человека. Ячмень также скармливают курам для повышения яйценоскости и мясной продуктивности. Дойные коровы дают молоко, из которого вырабатывается более качественное масло. В смеси с овсом зерно ячменя высоко ценится при кормлении рабочего скота. Наибольшее количество ячменя в составе комбикормов способствует укреплению здоровья и выносливости коров в период зимнего стойлового содержания.

Из ячменного зерна, в особенности голозёрного, готовят суррогат кофе, который, благодаря своим слабым тонизирующим свойствам, рекомендуется пожилым людям вместо кофе натурального.

Зерно ячменя является сырьём для пивоварения, и в этом плане среди других культур вне конкуренции. Эти сорта выращиваются в южных зонах, наиболее благоприятных для формирования зерна богатого белком и высокими пивоваренными качествами. В этом случае содержание крахмала должно составлять 58-61%, белка не более 12,5-13, плёнчатость – не превышать 8-10% (И.П. Фирсов 1989).

Ячменное зерно богато также активными ферментами – амилазой, пероксидазой, протеазой и поэтому используется как основное сырьё для пивоварения. Ценным продуктом переработки ячменного зерна является солод и солодовые вытяжки, использующиеся для ускорения брожения и созревание теста. Выпеченные хлебопродукты при этом имеют нежный привлекательный цвет. Солод используют не только в производство пива, но и кваса.

В агротехническом плане ячмень имеет не просто важное значение, но в ряде случаев его трудно переоценить. Посевы ячменя способствуют более полному уничтожению сорняков весной, так как его срок сева можно сдвинуть на конец мая – начало июня, а достаточно ранняя уборка позволяет усилить прессинг на сорную растительность в результате более ранней обработки почвы осенью. Известна также роль ячменя как покровной культуры для многолетних трав. В результате короткого периода вегетации, а значит в следствии ранней уборки ячменя, травы рано освобождаются от покрова и хорошо развиваются в конце лета и осени. Ячмень может быть неплохим предшественником для других сельскохозяйственных культур, в том числе и зерновых, чередование пшеницы и ячменя уменьшает поражение его гельминта–фузариозными заболеваниями. Среди зерновых значительно меньше поражается корневыми гнилями ячмень. Ячмень ещё ценнее тем что он меньше чем пшеница расходует влагу, не нуждается в интенсивных предшественниках, неплохо борется с сорняками и при более коротком периоде вегетации формирует урожай, как правило, более высокий чем пшеница или равный последней.

1. Обзор литературы

1.1 Морфологические особенности ячменя

Зерновые хлеба относятся к семейству Мятликовые (Роасеае ). Род Hordeum Lessen включает один вид культурного ячменя (Hordeum vulgare Lessen) и много видов дикого ячменя.

Корневая система – мочковатая. При прорастании зерна сначала образуются так называемые зародышевые, или первичные корни, у ячменя 5-8. Из подземных стеблевых узлов образуются придаточные или узловые корни, которые при достаточном увлажнении начинают быстро расти, однако первичные корни при этом не отмирают. Основная часть корней находится на глубине 20-25 см в верхнем пахотном слое почвы.

Стебель – соломина, состоящая из 5-7 междоузлий и разделена стеблевыми узлами. Соломина полая. Стебель растёт всеми своими междоузлиями. Первым трогается в рост нижнее междоузлие, затем последующее. Каждое новое междоузлие обгоняет в росте предыдущее. Верхнее междоузлие длиннее нижнего во много раз и достигает наибольшей величины во время цветения. Стебель имеет наибольшую толщину в средней части, наименьшую в верхней. Стебель обладает способностью образовывать боковые побеги из подземных стеблевых узлов.

Лист – состоит из листового влагалища и листовой пластинки. На месте перехода влагалища в листовую пластинку имеется тонкая бесцветная плёнка, называемая язычком (Ligula ). Язычок, плотно прилегая к стеблю, препятствует проникновению воды внутрь листового влагалища. У основания листового влагалища образуются двусторонние линейные ушки, или рожки (Auriculae), охватывающие стебель. Язычок ячменя короткий, ушки очень крупные, без ресничек полулунной формы (К. Эзау 1980).

Соцветие – сложный колос. Колос состоит из членистого колосового стержня (продолжение стебля) и колосков. Широкая сторона стержня называется лицевой, а узкая –боковой. У колоса ячменя на каждом уступе колосового стержня сидят три одноцветковых колоска. Колосок состоит из одного или нескольких цветков и двух колосовых чешуй. Колосовые чешуи у ячменя узкие, почти линейные. Ячмень типичное самоопыляющиеся растение. Цветение происходит при закрытых цветковых чешуях до появления колоса из листового влагалища. В жаркую погоду цветение может быть открытым, в этом случае возможно перекрёстное опыление.

Каждый цветок имеет две цветковые чешуи – нижнюю, или наружную, и верхнюю или внутреннюю, более тонкую, нежную и плоскую. Между цветковыми чешуями расположена завязь с одной обратной семяпочкой и двумя перистыми рыльцами и тремя тычинками, у основания цветковых чешуй, имеются ещё две небольшие тонкие плёнки (Lodiculae ), набухание которых во время цветения обуславливает раскрытие цветка (П.П. Вавилов В.В. Гриценко, В.С. Кузнецов и др. 1979).

Плод – зерновка, сросшаяся с цветковыми чешуями или голая. Семя покрыто не только семенной оболочкой, развившейся из двух оболочек семяпочки, но и плодовой, образовавшейся из тканей завязи. Эндосперм зерновки представляет собой ткань с запасными питательными веществами. Наружный слой эндосперма, непосредственно примыкающий к оболочке, наполнен алейроновыми зёрнами, богатыми азотистыми веществами. Под ним находятся клетки, наполненные крахмальными зёрнами. Зародыш расположен у основания зерновки на выпуклой стороне. Он состоит из щитка, соединяющего его с эндоспермом, почки, покрытой зачаточными листьями, первичного стебля и корешка. Зародыш с эндоспермом невелик и составляет 1.5-2.5% массы зерновки. Масса 1000 зёрен 30-50 грамм. Плёнчатость колеблется от 8 до 17%, в зависимости от сорта и условий произрастания (К. Эзау 1980).

В зависимости от количества плодущих колосков, находящихся на членике стержня, культурный ячмень подразделяется на три подвида.

1.- Подвид Hordeum vulgare Lessen – ячмень многорядный, или обыкновенный. На каждом членике стержня имеется, по три плодущих колоска, которые развиваются и дают зерно. По степени плотности колоса многорядный ячмень подразделяется на две группы. Первая – это группа правильных шести рядных ячменей hexastichum L . колос которых плотный, толстый, сравнительно короткий и в поперечном сечении имеет вид правильного шестигранника. Вторая – это группа неправильных шести рядных (четырёхгранных) ячменей tetrastichum Korn . У которых колос менее плотный, ряды зёрен расположены не совсем правильно, боковые колоски заходят друг за друга, средние колоски более развиты, чем боковые. Колос имеет две широкие грани с лицевой стороны и две узкие с боковой, в поперечном разрезе он образует четырёхугольник.

2 – Подвид Hordeum distickum Lessen – ячмень двухрядный, у которого из трёх колосков, сидящих на членике стержня, плодущими бывают только средние, боковые колоски бесплодны. Двухрядные ячмени по характеру боковых бесплодных колосков разделяются на две группы: а) nutantia R. Reg . у которых боковые бесплодные колоски имеют колосовые и цветковые чешуи. б) deficientia R. Reg . характеризуется тем, что бесплодные боковые колоски состоят у них только из одних колосовых чешуй. В посевах двухрядные ячмени представленные только группой nutantia ; ячмени же второй группы (deficientia ) встречаются как примеси, чаще в Закавказье.

3 – Подвид Hordeum intermedium – ячмень промежуточный. У этого подвида на уступе колосового стержня могут нормально развиваться от одного до трёх зёрен.

В нашей стране распространены только многорядный и двухрядный подвиды ячменя. Многорядные ячмени в отличие от двухрядных более засухоустойчивы и скороспелы, но сильнее осыпаются. В нашей стране встречаются 20 разновидностей ячменя. Наибольшие площади занимают разновидности нутанс, медикум из двухрядных и поллидум из многорядных (Н.А. Фёдорова 1989).

1.2 Биологические особенности ячменя, фазы роста и развития

В процессе роста и развития ячменя выделяют следующие фенологические фазы: набухание семян их, их прорастание, всходы, появление третьего листа, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, молочная, восковая и полная спелость зерна.

Поглощение воды при набухании зерновок ячменя зависит от химического состава зародыша, эндосперма и покровов семени. Чем больше в зерне содержится белка, тем больше количество воды оно поглощает для набухания. Чтобы семена ячменя могли прорости, они должны поглотить 48-57% воды от их воздушно сухой массы (В. Ф. Мальцев 1984). После набухания в них происходят биохимические и физиологические процессы. Под воздействием ферментов (амилазы, диастазы) сложные химические соединения, крахмал, белки, жиры и другие – переходят в растворимое состояние. Они становятся доступными для питания зародыша. Получив пищу, он из состояния покоя переходит к активной жизнедеятельности. В это время им необходимы влага, кислород и определённые температурные условия. При прорастании в первую очередь трогается в рост главный корешок, затем последующие зародышевые корешки. Семена ячменя чаще всего прорастают 5-8 зародышевыми корешками. Прорвав клеоризу, зародышевые корешки погружаются в почву, поглощают воду и минеральные вещества почвенного раствора. С этого момента начинается снабжение питательными веществами проростка, поддерживание его тургорной напряженности и упругости. Минимальная температура для прорастания 1-2°С. Однако, при недостатке тепла семена прорастают очень медленно. Оптимальная температура 20-25°С. По мере увеличения влажности почвы скорость прорастания семян возрастает и достигает максимума при 70-90% полевой влажности (ПВ). Значительную роль играет аэрация почвы, зависящая от плотности, увлажнённости, наличия корки и так далее. Прорастание семян ячменя заметно тормозится при содержании углекислоты около 17%, а при концентрации её в пределах 35% семена гибнут (И.И. Беляков, 1990). Для развития всходов минимальная температура должна быть 5-6°С. Биологический минимум для вегетативного роста ячменя составляет 4-5°С. При температуре выше 30°С ростовые процессы замедляются, при 35-40°С – приостанавливаются. Во время формирования генеративных органов и цветения требуется температура на уровне 20°С (А.Н. Берёзкин 1987).

Прорвав семенную и плодовую оболочку и выйдя из-под цветковых чешуек, стебелёк пробивается на поверхность почвы. Этот подъём осуществляется за счёт второго междоузлия. По этой причине у ячменя, два узла стебля остаются в почве на уровне зерновки. У ячменя первый настоящий лист средней ширины. Всходы ячменя имеют сизоватую, сизовато-зелёную или дымчатую окраску. Положение первых листьев у ячменя вертикальное, они голые или слабоопушенные. В момент выхода верхушки зародышевого побега на поверхность почвы корни у ячменя имеют протяженность 30-35 сантиметров.

Скорость появления всходов зависит от температуры и влажности почвы, глубины заделки семян. При температуре 16-18°С и хорошей увлажнённости верхнего слоя почвы всходы появляются через 7-10 дней. Всходы легко выдерживают кратковременные заморозки –3-6°С (А.А. Грязнов, 1996).

Через 10-12 дней после появления всходов у растений образуются несколько листьев. С этого момента рост стебля и листьев временно приостанавливается и начинается новая фаза развития – кущение. Кущение – это образование побегов из подземных стеблевых узлов. Сначала из них развиваются узловые корни, затем боковые побеги, которые выходят на поверхность почвы и растут так же, как и главный стебель. Боковые побеги могут образоваться так же из узловых корней, находящихся ближе к поверхности почвы. Верхний узел главного стебля, от которого отходят боковые побеги, называется узлом кущения. Интенсивность и продолжительность кущения ячменя определяют многими факторами: Влажностью 65-70% ПВ, температурой 12-14°С повышают кустистость, обеспеченность почвы питательными веществами, сортовыми особенностями, освещённостью посевов, глубиной закладки узла кущения, сроками посева и т.д. Во время кущения продолжается рост первичной корневой системы и идёт формирование вторичной (узловой) корневой системы. Кустистость влечёт за собой увеличение ассимиляционной площади листьев, которая у ячменя к этому времени достигает 4-6 тысяч м² /га. Высокая интенсивность кущения определяет густоту стеблестоя на единице площади. Однако чрезмерное растянутое кущение может привести к обильному образованию подгона и подсева, что крайне нежелательно. Во время фазы кущения происходит закладка будущего соцветия, что является одним из решающих факторов получения высокого урожая (В.Ф. Мальцев, 1984).

Выход в трубку – эта фаза характеризуется тем, что во время её прохождения происходит процесс подъёма интеркалярно растущим стеблем формирующегося колоса над поверхностью почвы. Её начало принято отмечать с момента, когда верхний узел выноситься над почвой на высоту 5см и его легко можно прощупать через влагалище листьев. В течение этой фазы растения интенсивно растут, накапливают сухое вещество, следовательно потребляют большое количество питательных веществ из почвы.

Колошение - в эту фазу из влагалища верхнего листа выходит колос. Продолжается в среднем 8-11 дней. Повышение температуры воздуха ускоряет прохождение фазы. Растение при колошение характеризуется мощно развитой ассимиляционной листовой поверхностью. Отмирают лишь самые нижние листья. Происходит завершение процессов гаметогенеза, формирование полового аппарата растений пыльцы и яйцеклетки. На этом этапе завершается фаза видимой бутонизации, выход венчика за пределы чашечки, усиленный рост междоузлий, несущих соцветий.

Ячмень относится к самоопыляющейся культуре. Однако в ряде случаев отмечается и перекрёстное опыление. Ячмень начинает цвести с начала колошения реже через 2-3 дня после его наступления. В условиях засухи цветение происходит во влагалище листа. Оно обычно начинается рано утром и продолжается почти в течение всего дня. Первыми отцветают колоски в средней части колоса, затем в верхней и нижней части. Оплодотворение происходит преимущественно в утренние часы. Эта фаза характеризуется образованием цветков, оплодотворением и формированием зиготы. Интенсивность течения этих процессов в конечном итоге определяет озернённость колоса. В период цветения и созревания растения очень чувствительны, даже к небольшим заморозкам –1-2.5°С. Для зародыша зерновки в период налива опасны заморозки –1.5-3°С. Морозобойное зерно часто теряет всхожесть.

Образование зерна делят на три периода: формирование, налив и созревание. И. Г, Строн, Л.В.Матющенко (1982) подразделили первый период на два этапа: образование и формирование.

Образование зерна начинается после оплодотворения до появления точки роста. Семя в этот период даёт слабый росток. Продолжительность периода 8-9 дней.

Формирование начинается от образования зерна до установления окончательной его длины. В зерне в этот момент много свободной воды и мало сухого вещества.

Налив начинается от начала отложения крахмала в эндосперме до окончания этого процесса. Влажность зерна 38-40%. Продолжительность периода 20-25 дней.