CC BY
19
УДК 633.179(477):575.826
М. И. Кулик
АДАПТИВНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПРОСА ПРУТЬЕВИДНОГО
В УСЛОВИЯХ УКРАИНЫ
ПОЛТАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРАРНАЯ АКАДЕМИЯ, УКРАИНА
M. I. Kulik
ADAPTIVE POTENTIAL OF SWITCH GRASS IN THE CONDITIONS OF UKRAINE
POLTAVA STATE AGRARIAN ACADEMY, UKRAINE
Обоснована необходимость выращивания проса прутьевидного (Рашсиш уг^аШш Ь.) и использования его фитомассы для энергетических целей. Приведены результаты интродукции культуры: засухо- и морозостойкость, особенности формирования количественных признаков растений и урожайности фитомассы. По группам спелости сортов установлены доли влияния элементов структуры продуктивности на урожайность, определены наиболее адаптированные и высокопроизводительные сорта.
Ключевые слова: просо прутьевидное (свитчграсс), интродукция, адаптация, элементы производительности, фитомасса, урожайность.
Need of cultivation switch grass (Panicum virgatum L) is proved, and using its phytoweight for power purposes. Results of culture introduction are given: drought and frost resistance, features of formation plants' quantitative signs and phytoweight productivity. The most adapted and high-performance grades are defined.
Key words: switch grass, introduction, adaptation, productivity elements, phytoweight, productivity.
Максим Иванович Кулик
Maxim Ivanovich Kulik
кандидат сельскохозяйственных наук,
доцент
E-mail: maksimkylik@mail.ru
Введение. Климат последних лет характеризуется стремительными изменениями погодных условий и характеризуется значительными колебаниями температуры и количества осадков, а также интенсивности и продолжительности засух. В восточной части умеренного пояса евразийского континента зоны Лесостепи эти изменения являются одним из лимитирующих факторов в структуре адаптивного потенциала энергетических культур.
Из всех энергетических культур, которые выращивают для получения биотоплива, просо прутьевидное (свитчграсс) относится к злаковым, является многолетним растением, которое имеет низкую себестоимость сырья для биотоплива и высокую урожайность надземной вегетативной массы [1-4].
В настоящее время просо прутьевидное широко изучается в Украине: по ботанико-биологическим характеристикам [5, 6], элементам технологии выращивания [7] и особенностям изготовления биотоплива из фитомассы растений [8].
Исследования, проведенные в условиях нашей страны и за рубежом, показывают, что свитчграсс может формировать высокую и стабильную урожайности фитомассы на продуктивных почвах. На основе
комплексной оценки установлено, что большинство сортов свитчграсса пригодны для распространения в природно-климатических условиях Лесостепи Украины [9-11]. Но вопросы адаптивности большинства интродуцированных сортов свитчграсса, которые обуславливаются элементами структуры урожая и формируются под влиянием абиотических и биотических факторов, изучены не полностью.
Методика. Экспериментальная работа выполнена в соответствии с государственной научной темой «Аг-роэкологические основы выращивания энергетических культур» на базе Полтавской государственной аграрной академии. В течение четырех лет (2011-2014 гг.) был проведен эксперимент, включавший исследования 9 сортов свитчграсса: раннеспелые - Дакота и Небраска, среднеспелые - Кейв-ин-рок, Форесбург и Сан-бурст, и позднеспелые - Картадж, Аламо, Канлоу.
Методика закладки и проведения эксперимента - общепринятая [12] и согласно рекомендациям отечественных и зарубежных ученых [13, 14]. Фенологические наблюдения во время роста и развития растений и учет ко -личественных показателей осуществляли по «Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» [15]. Учет элементов структуры урожая свитчграсса: высоту растений, количество стеблей на 1 м2, количество листьев и междоузлий, содержание влаги, а также определение урожайности фитомассы проводили после окончания вегетации растений.
Математическую обработку результатов эксперимента проводили с помощью дисперсионного анализа.
Результаты. По погодным условиям в период выращивания свитчграсса выделились последние годы (2011-2014 гг.), которые характеризовались повышенными температурами при одновременном снижении количества осадков в весенне-летний период, кон-
Вестник Курганской ГСХА № 1, 2015 Агрономия и ^ртктюгш 29
трастным температурным режимом зимнего периода. Это позволило изучить сортимент культуры по устойчивости растений к засухе и определить зимостойкость исследуемых сортов.
Результаты исследований свидетельствуют, что все сорта имеют наивысшую засухо- и морозостойкость -от 4-5 баллов (кроме Аламо и Канлоу, для них - меньше 2 баллов), высокую и среднюю устойчивость к полеганию - от 3 до 5 баллов.
Продолжительность вегетационного периода -один из важных хозяйственных и биологических признаков сорта. От нее в значительной степени зависит урожайность культуры. За годы исследований продолжительность вегетационного периода свитчграсса была разной в зависимости от климатических условий во всех группах спелости. Для раннеспелой группы он составлял от 150 до 173 суток, для средней - от 180 до 190 суток и для позднеспелых - от 195 до 204 суток.
В среднем за годы исследований вегетационный период позднеспелых сортов был на 14-15 суток больше по сравнению со среднеспелыми, и на 31-45 суток - с раннеспелым.
Урожайность сухой фитомассы сортов свитчграсса третьего года вегетации в условиях 2013 года варьировала от 16,5±0,9 до 18,8±2,3 т/га. Сорта среднеспелой группы формировали наибольшую урожайность фитомассы - прибавка к предыдущему году составила 3,9 т/га, позднеспелые обеспечивали существенно более низкую урожайность, но прибавка урожая была значительной - 3,6 т/га. Самая низкая урожайность и прибавка урожая была у сортов раннеспелой группы, соответственно 16,5±0,9 и 2,7 т/га, что выше НСР.
Статистически достоверным является факт, что самая высокая урожайность в 2014 году была у среднеспелой группы сортов (четвертый год вегетации) -в пределах от 19,4 до 21,6 т/га, существенно меньше - у позднеспелых сортов, от 17,5 до 18,3 т/га, и наименьшая - в раннеспелой группе, от 16,7 до 17,2 т/га.
По признаку высоты растений отмечено значительное варьирование в зависимости от погодных условий и года вегетации во всех группах спелости. У раннеспелой группы этот показатель изменялся от 43,1 см (2011 г.) до 164,7 см (2014 г.), коэффициент вариации (V) составил 35,3; среднеспелой - от 56,8 см (2011 г.) до 188,5 см (2014 г.), V = 37,9; а позднеспелые - от 42,0 см (2011 г.) до 190,3 см (2013), V = 30,5.
Общая кустистость за годы исследований в раннеспелой группе сортов была ниже, нежели у среднеспелых и позднеспелых. Согласно полученным обобщенным данным среднее количество стеблей на один метр квадратный у растений четвертого года вегетации было существенно больше, чем третьего. Для раннеспелой группы это число составляло 580,3, для среднеспелой - 712,4 и позднеспелой - 612,1 шт./м2.
Среди исследуемого сортимента свитчграсса второго года вегетации наибольшую урожайность сухой фитомассы формировали сорта среднеспелые, существенно меньше - позднеспелые, а самая низкая урожайность зафиксирована у сортов раннеспелых (таблица).
По степени воздействия на урожайность количественные показатели распределились следующим образом (рисунки 1-4).
25%
Рисунок 1 - Степень влияния Рисунок 2 - Степень влияния
элементов производительности элементов производительности
на урожайность сортов на урожайность сортов
свитчграсса раннеспелой свитчграсса среднеспелой
группы спелости, 2014 год группе спелости, 2014 год
Таблица - Урожайность сухой фитомассы свитчграсса, 2012-2014 гг.
Фактор Урожайность сырой фитомассы, т/га Урожайность сухой фитомассы, т/га
Год (фактор А) Группа спелости (фактор В)
2012 раннеспелые 16,0±1,0 13,8±0,7
среднеспелые 17,5±1,7 14,9±1,4
позднеспелые 16,7±1,2 14,3±1,0
2013 раннеспелые 19,2±1,1 16,5±0,9
среднеспелые 22,1±2,6 18,8±2,3
позднеспелые 20,3±1,4 17,4±1,1
2014 раннеспелые 19,9±0,7 17,1±0,5
среднеспелые 24,0±1,2 20,5±1,1
позднеспелые 21,3±1,1 18,3±0,8
НСР05 фактор А 2,75 2,10
НСР05 фактор В 0,63 0,25
3% 3%
Рисунок 3 - Степень влияния элементов производительности на урожайность сортов свитчграсса позднеспелые группы спелости, 2014 год
Примечание:
□ Количество стеблей, шт ./м.п.
□ Высота растений, см
□ Количество междоузлий, шт.
Рисунок 4 - Степень влияния элементов производительности на урожайность сортов свитчграсса всех групп спелости, 2014 год
□ Содержание сухого вещества, %
□ Количество листьев, шт.
□ Другие
Вне зависимости от группы спелости на урожайность сухой фитомассы сортов свитчграсса наибольшее влияние имеет количество стеблей на единицу площади (27-45 %), содержание сухого вещества в фитомассы (17-27 %), высота растений (16-29 %), количество листьев на ней (6-18 %) и междоузлий на стебле (3-8 %), другие - меньше 3 %.
Выводы. 1 По сроку созревания исследуемые сорта свитчграсса относятся к ранним, среднеспелым и позднеспелым. Это определенным образом отражается на биометрических показателях растений (высота и количество стеблей на единицу площади): высокими они оказались у сортов средне- и позднеспелой группы.
2 Сорта свитчграсса всех групп спелости имеют наивысшую засухо- и морозостойкость (кроме Аламо и Канлоу) и характеризуются высокой или средней устойчивостью к полеганию.
3 На второй-четвертый вегетационный год наибольшую урожайность сухой фитомассы формировали сорта среднеспелой группы (Кейв-ин-рок и Самбурст), существенно меньше, но на высоком уровне - позднеспелые (Картадж, Форесбург), и наиболее низким этот показатель был у раннеспелых сортов (Дакота и Небраска).
4 По степени влияния на урожайность сухой фи-томассы сортов свитчграсса элементы производительности можно распределить в порядке убывания следующим образом: плотность стеблестоя ^ содержание влаги в фитомассе ^ высота растений ^ количество листьев на растении ^ количество междоузлий.
Таким образом, за четыре года исследований среди сортимента свитчграсса высокими показателями адаптивности и урожайности характеризуются сорта Кейв-ин-рок, Санбурст, в меньшей степени, но на высоком уровне - сорта Картадж и Форесбург. Именно эти сорта необходимо выращивать для получения наибольшего выхода сухой фитомассы как сырья для производства биотоплива.
Список литературы
1 Гументик М. Я. Перспективи вирошування багатоичних злакових культур для виробництва бюпалива / ^KpoBi буряки. - 2010. - № 4. - С. 21-22.
2 Ро!к М. В., Курило В. Л., Гументик М. Я. Енергетичт культури для виробництва бюпалива: Наукoвi пращ Полтавсько! державно! аграрно! академи. - Т. 7 (26): «Енер-гозбереження та альтернативш джерела енерги: пробле-ми i шляхи 1х виршення». - Полтава : РВВ ПДАА, 2010.
- С. 12-17.
3 Moser L. E., Vogel K. P. Switchgrass, Big Bluestem, and Indiangrass / In: An introduction to grassland agriculture: Iowa University Press, 1995. - P. 409-420.
4 Sanderson M. A., Reed R. L., McLaughlin S. B. at all. Switchgrass as a sustainable bioenergy crop: Bioresource Technology, 1994. - № 56. - P. 83-93.
5 Кулик М. I. Ботатчш особливосп та характеристика екотитв проса лозовидного: Матерiали восьмо! мгжнародно! науково-практично! 1нтернет-конференцй «Проспр i час сучасно! науки», 18-19 квгтня 2012 р. - Кив, 2012. - С. 6-7.
6 Кулик М., Elbersen W., Poppens R. и др. Формирование фитомассы сортов проса прутьевидного как сырья для производства биотоплива: сб. науч. тр. Альтернативные источники сырья и топлива. - Минск: Белорусская наука, 2014. - Вып. 1. - С. 264-269.
7 Курило В. Л., Гументик М. Я., Гончарук Г. С. [та in.]. Методичт рекомендаци з проведення основного та передпоавного обробгтку грунту i авби проса лозовидного.- К.: 1нститут бюенергетичних культур i бюпалива НААН, 2012. - 26 с.
8 Ро!к М. В., Курило В. Л., Гументик М. Я. та ш. В. Роль i мкце фггоенергетики у паливно-енергетичному комплека Укра!ни: Цукрoвi буряки, 2011. - № 1. - С. 6-7.
9 Porter C. L. An analysis of variation between upland and lowland switchgrass, Panicum virgatum L., in central Oklahoma: Ecology, 1996.- № 47. - P. 980-992.
10 Кулик М. I. Вплив умов вирошування на врожайтсть фпомаси свпчграсу (Panicum virgatum L.) другого року вегетаци // Вюник Полтавсько! державно! аграрно! академи.
- 2013. - Вип. № 2. - С. 30-35.
11 Мандровська С. М. Свпчграс (Panicum virgatum L.)
- перспективний штродуцент для виробництва бюпалива в Люотепу Укра!ни // Наукoвi пращ 1нституту бюенергетичних культур i цукрових буряюв: зб. наук. праць. - К.: ФОП Корзун Д.Ю., 2013. - Вип. 19. - С. 82-84.
12 Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1985. - 336 с.
13 Elbersen Wolter. Draft Protocols for Ukraine Switchgrass experiments: Food and Biobased, 2010. - Wageningen: UR. - 5 р.
14 Писаренко П. В., Кулик М. I., Elbersen W. Н. [та in]. Методичт рекомендаци по технологи вирошування енергетичних культур (свпчграсу) в умовах Укра!ни. - Полтава: Полтавська ДАА, 2011. - 40 с.
15 Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур: Фенологические наблюдения за растениями зерновых, крупяных и зернобобовых культур / под ред. М. А. Федина. - М.: Агропромиздат, 1988. - 121 с.
2%
6%
16%
45%
21%
23%
