Управління зерновою продуктивністю та якістю зерна сорго у Північно-східному Степу України: дис. на здобуття наук. ступеня д-ра філософії: 201 – Агрономія

Abstract

У дисертаційній роботі наведено теоретичне обґрунтування і результати трирічних досліджень щодо визначення впливу різних сполучень норми висіву насіння з шириною міжрядь, а також застосування сучасного стимулятору росту Вегестиму на ріст, розвиток і продуктивність рослин, урожайність та якість зерна гібридів сорго зернового різних груп стиглості – Сват, Юкі, Іггор і Флагг в умовах Північно-східного Степу України. Аналіз сучасного стану виробництва зерна сорго в Україні свідчить про недостатній рівень реалізації генетичного потенціалу цієї культури. Причиною цього є значні порушення технологічних регламентів вирощування в тому числі тих, які визначають площу живлення рослин і її форму, а отже – регламентують конкуренцію між рослинами в агрофітоценозах. Крім того, значним, не використаним джерелом підвищення продуктивності рослин та врожайності посівів сорго є застосування високоефективних стимуляторів росту. Різні сполучення норми висіву з шириною міжрядь впливали на тривалість окремих фенофаз росту рослин сорго зернового. Загальною закономірністю було скорочення тривалості міжфазних періодів сходи-кущіння, цвітіння-м’яке зерно і фази трубкування (на 1–2 доби) та подовження фази викидання волоті (на 1–2 доби) за умови підвищення норми висіву і розширення міжрядь. Тривалість цих фаз і міжфазних періодів була фактично однаковою у межах варіантів сполучення норм висіву насіння 100 і 140 тис. шт./га з міжряддями 35 і 45 см. Збереженість рослин сорго зазнавала значних змін за впливу норми висіву та ширини міжрядь. Загущення посівів і розширення міжрядь призводили до її зниження. Так, у варіантах поєднання норми висіву насіння 100 тис. шт./га з міжряддями 35 см збереженість рослин гібридів Сват і Флагг становила 65,7 і 65,8 % відповідно, а у варіантах поєднання норми висіву насіння 220 тис. шт./га з міжряддями 70 см – 63,5 і 62,7 %. Різниці між збереженістю рослин на варіантах з міжряддями 35 і 45 см фактично не було. В усі фази росту та розвитку повітряно-суха маса однієї рослини сорго гібридів Сват і Флагг не зазнавала істотних змін у межах поєднання норм висіву насіння від 100 до 180 тис. шт./га з міжряддями 35 см та норми висіву насіння 100 і 140 тис. шт./за з міжряддями 45 см. Індекс листової поверхня посівів сорго найвищим був на варіантах з міжряддями 35 см. З їх розширенням до 70 см він зменшувався в середньому на 10 %. Площа листя однієї рослини в усі фази найбільшою була у варіантах поєднання норми висіву насіння 100 тис. шт./га з міжряддями 35 і 45 см. Вплив норми висіву на мінливість площі однієї рослини від фази кущіння до фази достигання зростав. Так, під час кущіння, з її підвищенням від 100 до 220 тис. шт./га, площа листя однієї рослини в середньому знижувалася на 20 %, під час виходу в трубку на 29 % і під час достигання зерна майже на 39 %. Найвищий сумарний фотосинтетичний потенціал посівів сорго гібридів Флагг і Сват був у варіанті поєднання норми висіву насіння 220 тис. шт./га з міжряддями 35 см – 4285,7 і 3978,9 тис. м2 діб/га відповідно. Порівняно з варіантом поєднання норми висіву насіння 180 тис. шт./га з міжряддям 35 см, сумарний ФПП цих гібридів зростав на 10 і 11 % відповідно. З розширенням міжрядь від 35 до 70 см сумарний ФПП гібридів сорго Флагг і Сват у середньому знижувався на 442,6 і 306,6 тис. м 2 діб/га (14 і 10 %) відповідно. У середньому за вегетацію чиста продуктивність фотосинтезу вищою була на варіантах сполучення норм висіву насіння 100 і 140 тис. шт./га з міжряддями 35 і 45 см. Так, на посівах сорго гібридів Сват і Флагг, на цих варіантах вона в середньому становила 3,42–3,46 і 3,69–3,76 г/м2 ·добу відповідно. Найменшим цей показник був у варіантах поєднання норми висіву насіння 220 тис. шт./га з міжряддями 70 см – 2,99 г/м2 ·добу в гібриду Сват і 3,20 г/м2 ·добу – в гібриду Флагг. Різниця між середніми за вегетацію показниками ЧПФ на варіантах з міжряддями 35 і 45 см була не істотною. Кількість і маса зерна з волоті обох систем стебел найвищою була у варіантах поєднання норми висіву насіння 100 тис. шт./га з міжряддям 35 см. Маса зерен з волоті головного стебла гібридів Сват і Флагг у цьому варіанті становила 41,5 і 48,6 г відповідно, з бічного – 32,9 і 41,9 г. Обробка насіння і проведення двох підживлень Вегестимом забезпечувало істотне підвищення маси зерна з головних і бічних волотей сорго. У цьому варіанті, в гібридів Іггор, Юкі, Сват і Флагг маса зерна з волоті головного стебла становила 43,1, 39,3, 41,4 і 43,4 г відповідно, з бічного – 34,2, 29,8, 30,9 і 35,9 г. Біологічна врожайність зерна гібридів Сват і Флагг найвищою була у варіанті поєднання норми висіву насіння 220 тис. шт./га з міжряддями 35 см – 5,96 і 7,46 т/га відповідно проте, вона істотно не відрізнялася від варіантів з нормою висіву насіння 180 тис. шт./га. Крім того, біологічна врожайність зерна бічної системи стебел найвищою була на варіантах з висівом 180 тис. нас./га – 2,23 і 3,08 т/га відповідно. У другому досліді вищу біологічну врожайність зерна отримали у варіанті передпосівної обробки насіння і двох позакореневих підживлень Вегестимом – 6,62 т/га в гібриду Флагг і 5,86 т/га в гібриду Сват. Найвищу врожайність гібридів сорго Флагг і Сват отримали за поєднання норми висіву насіння 220 тис. шт./га з міжряддями 35 см – 6,47 і 5,19 т/га відповідно. Разом з тим, урожайність у цьому варіанті істотно не відрізнялася від варіанта з нормою висіву насіння 180 тис. шт./га. У другому досліді найвища врожайність зерна гібридів сорго була у варіанті проведення обробки насіння та двох підживлень – на початку трубкування та викидання волоті. У середньому за роками врожайність зерна гібридів Сват, Юкі, Іггор і Флагг у цьому варіанті становила 5,24 т/га, 4,61, 5,42 і 5,86 т/га відповідно. Найвищий збір сирого протеїну і крохмалю з гектара відмічено на посівах гібриду Флагг у варіантах поєднання норми висіву насіння 220 тис. шт./га з міжряддями 35 см. Разом з тим, різниця між цими показниками порівняно з варіантом сполучення норми висіву насіння 180 тис. нас./га з міжряддями 35 см не перевищувала 3 %. Застосування Вегестиму для обробки насіння і двох підживлень, забезпечувало отримання найбільшого збору протеїну та крохмалю з гектара. Найбільший збір протеїну відмічено в гібриду Іггор – 0,714 т/га, а крохмалю в гібриду Флагг – 4,38 т/га. За комплексом показників економічної ефективності перевагу мали варіанти поєднання норми висіву насіння 220 тис. шт./га з міжряддями 35 см. Прибуток у цьому варіанті на посівах гібридів Сват і Флагг становив 8205 і 14951 грн./га відповідно. На варіантах з міжряддям 45 см прибуток і рентабельність за висіву 180 і 220 тис. нас./га були фактично однакові. Енергетична ефективність вирощування найвищою була також у варіантах поєднання висіву 220 тис. нас./га з міжряддями 35 см. Коефіцієнт енергетичної ефективності у цьому варіанті на посівах гібридів Флагг і Сват становив 2,61 і 2,10, енергетична собівартість – 5,8 і 7,2 ГДж/га відповідно. Комплексне застосування стимулятору росту Вегестиму (передпосівна обробка насіння і два позакореневі підживлення на початку трубкування та викидання волоті) показало високу економічну ефективність. Найвищий прибуток (11510 грн./га) і рентабельність (55,6 %) у цьому варіанті відмічені у середньораннього гібриду Флагг. Серед ранньостиглих гібридів перевагу за економічною ефективність вирощування мав гібрид Сват, що зумовлено його вищою врожайністю зерна і меншими витратами на вирощування. Різниця за показниками біоенергетичної ефективності досліджуваних гібридів сорго зернового різних груп стиглості між варіантами де посіви обробляли Вегестимом двічі (на початку трубкування і викидання волоті) та варіантом де цей продукт вносили тільки на початку трубкування була в межах 2–4 %. Крім того, у сприятливому 2021 р., проведення двох позакореневих підживлень Вегестимом з біоенергетичної точки зору було на одному рівні з варіантом разового внесення цього продукту на початку трубкування.

The dissertation provides a theoretical justification and the results of three-year research on determining the impact of various combinations of seed sowing rate and row width, as well as use of the modern growth stimulator Vegestim on the growth, development and productivity of plants, yield and grain qualiti of grain sorghum hybrids of different maturity groups – Swat, Yuki, Iggor and Flagg on the condition of the North-Eastern Steppe of Ukraine. An analysis of the current state of sorghum grain production in Ukraine indicates an insufficient level of realization of the genetic potential of this crop. The reason for this is significant violations of the technological regulations of cultivation, including those that determine the area of plants in agrophytocenoses. In addition, a significant untapped source of increasing plant productivity and yield of sorghum crops is the use of highly effective growth stimulants. Different combination of seeding rate and row width affected the duration of individual phenophases of growth and development of grain sorghum plants. The general regularity was a reduction in the duration of the interfase period of seedling trubbing, flowering-milk ripeness and the phase of emergence into the tube (by one to two days) and the extension of the panicle ejection phase under the condition of increasing the sowing rate and widening the rows. The duration of these interphase periods was actually the same within the options for combining seed sowing rates of 100 and 140 th. seeds/ha with 35 and 45 cm row spacing. The preservation of sorghum plants underwent significant changes under the inftuence of seeding rate and row spacing. The thickening of crops and the expansion of row spacing led to its decrease. Thus, in the variants for combining the seed sowing rate of 100 th. seeds/ha with 35 cm row spacing, the sutvival of plants of Swat and Flagg hybrids was 65,7 and 65,8 %, respectively, and in the variants of the combination of the seed sowing rate of 220 th. seeds/ha with row spacings of 70 cm – 63,5 and 62,7 %. The was actually no difference between the preservation of plants on the variants with 35 and 45 cm row spacing. In all phases of growth the air-dry mass of one sorghum plant of Swat and Flagg hybrids did not undergo significant changes within the combination of seed sowing rates from 100 to 180 th. seeds/ha with 35 cm row spacing and seed sowing rates of 100 and 140 th. seeds/ha with row spacing of 45 cm. The index of the leaf surface of sorghum crops was the highest on variants with 35 cm row spacing. With their expansion to 70 cm, it decreased by an average of 10 %. The leaf area of one plant in all phases was the largest in the variants of combining the seed sowing rate of 100 th. seeds/ha with row spacing of 35 and 45 cm. The influence of the sowing rate on the variability of the area of one plant from the tillering phase to the ripening phase increased. Thus, during tillering, with its increase from 100 to 220 th. seeds/ha, the leaf area of one plant decreased on by 20 %, during tube emergence by 29 % and during grain ripening by almost 39 %. The highest total photosynthetic potential of sorghum crops of Flagg and Swat hybrids was in the option of combining the sowing rate of 220 th. seeds/ha with 35 cm row spacing – 4285,7 and 3978,9 th. m2 days/ha. Compared to the option of combining the seed sowing rate of 180 th. seeds/ha with a row spacing of 35 cm, the total PPC of these hybrids increased by 10 and 11 %, respectively. With the expansion of the row spacing from 35 to 70 cm, the total PPC of Flagg and Swat sorghum hybrids decreased on average by 442,6 and 306,6 th. m2 days/ha. On average during the growing season, the net productivity of photosynthesis was the highest in the options for combining seed sowing rates of 100 and 140 thousand seeds/ha with row spacing of 35 and 45 cm. Thus, in the sourhum plantings of the Swat and Flagg hybrids, in these options it averaged 3,42–3,46 and 3,69–3,76 g/m2 ‧day, respectively. This indicator was the lowest in the variants of the combination of the seed sowing rate of 220 th. seeds/ha with 70 cm row spacing – 2,99 g/m2 ‧day in the Swat hybrid and 3,20 g/m2‧day in the Flagg hybrid. The difference between the average paranmeters of NPP for the growing season on variants with 35 and 45 cm row spacing was not significant. The number and mass of graine from the stem of both stem systems was the highest in the variants of combining the seed sowing rate of 100 th. seeds/ha with a row spacing of 35 cm. The mass of grains from the main stem of the Swat and Flagg hybrids in this variant was 41,5 and 48,6 g respectively, from the side – 32,9 and 41,9 g. Seed treatment and tho feedings with Vegestim ensured a significant increase in the mass of grain from the main and side panicles of sorghum. In this variant, in the hybrids Iggor, Yuki, Swat and Flagg, the mass of graine from the main stem was 43,1, 39,3, 41,4 and 43,4 g respectively, from the side – 34,2, 29,8, 30,9 and 35,9 g. The biological grain tield of Swat and Flagg hybrids was the highest in the option of combining the sowing rate of 220 th. seeds/ha with 35 cm row spacing – 5,96 and 7,46 t/ha respectively, however, it did not significantly differ from the option with the rate of 180 th. seeds/ha. In addition, the biological yield of grain of the lateral system of the stems was the highest in the variants with sowing of 180 th. seeds/ha – 2,23 and 3,08 t/ha. In the second experiment, a higher biological grain yield was obtained in the variant of seed treatment and two feedings with Vegestim – 6,62 t/ha in the Flagg hybrid and 5,86 t/ha in the Swat hybrid. The highest yields of Flagg and Swat sorghum hybrids were obtained for the combination of the seed sowing rate of 220 th. seeds/ha with 35 cm row spacing – 6,47 and 5,19 t/ha respectively. At the same time, the yield in the option did not differ significantly from the option with a seed sowing rate of 180 th. seeds/ha. In the second experiment, the highest grain yield of sorghum hybrids was obtained in the variant of seed treatment and two feedings – at the beginning of tuberization and panicle shedding. On average over the years, the grain yield of Swat, Yuki, Iggor and Flagg hybrids in this variant was 5,24 t/ha, 4,61, 5,42 and 5,86 t/ha. The highest collection of crude protein and starch per hectare was noted on the Flagg hybrid crops in the variants of the combination of the sowing rate of 220 th. seeds/ha with the row spacing of 35 cm. However, the difference between these indicators compared to the combination of the sowing rate of 180 th. seeds/ha with row spacing of 35 cm did not exceed 3 %. The use of Vegestim for seed treatment and two top dressings provided the largest collection of protein and starch per hectare. The largest collection of protein was noted in the Iggor hybrid – 0,714 t/ha, and starch in the Flagg hybrid – 4,38 t/ha. According to the set of indicators of economic efficiency, the option of combining the seed sowing rate of 220 th. seeds/ha with 35 cm row spacing were preferred. The rpofit in this option on sowing hybrids Swat and Flagg was 8,205 and 14,951 UNH/ha respectively. On variants with a row spacing of 45 cm, profit and profitability for sowing 180 and 220 th. seeds/ha were practically the same. The energy efficiency of cultivation was also the highest in the variants of combining the seeding rate of 220 th. seeds/ha with 35 cm row spacing. The coeffi-cient of energy efficiency in this variant on the sowing of Flagg and Swat hybrids was 2,61 and 2,10, the energy prime cost was 5,8 and 7,2 GJ/ha respectively. The complex application of the Vegesrim growth stimulator (pre-sowing seed trearment and two foliar feedings) showed high economic efficiency. The highest profit (11510 UNH/ha) and profitability (55,6 %) in this variant were noted for the mid-early hybrid Flagg. Among the early-ripening hybrids, the Swat hybrid had the advantage in terms of economic efficiency of cultivation, due to its higher grain yield and lower cultivation costs. The difference in the bioenergetic efficiency indicators of the investigated grain sorghum hybrids of different maturity groups between the options where the crops were treated with Vegestim twice (at the beginning of tuberting and throwing out panicles) and the option where this product was applied only at the beginning of tuberization was within 2–4 %. In addition, in the favorable year of 2021, carrying out two foliar feedings with Vegestim from a bioenergetic point of view was on the same level as the point of a single application of this product at the beginning of tuber growth.