Биологические особенности овса

Биологические особенности овса

Введение

В настоящее время Россия занимает первое место в мире по производству зерна овса- 22% мирового валового производства. Основные его посевы сосредоточены в Сибирском (1337,1 тыс.га), Приволжском (861,9 тыс.га) и Центральном (553,7 тыс. га) федеральных округах. В последнее время наметилась тенденция увеличения производства овса благодаря росту урожайности и посевных площадей: 2005 г. - 4565 тыс. т, 2006 г. - 4880,3 тыс. т, 2007 г. - 5407 тыс.т. Наибольшее его производство в 2009 г.отмечено как и в 2008., в Алтайском крае- 603,0 тыс.т, Красноярском крае- 443,9 тыс.т. [1], [2] .

В мире овес возделывают на площади 26 млн. га при средней урожайности 1,7 т/га. Площадь под данной культурой в республике Хакасия в настоящее время незначительна. Так, в 2009 году она была в пределах 28171 га. [3] .

Овес - традиционная культура в российском земледелии. Он издревле служил не только кормовой культурой для выращивания животных, но и являлся неотъемлемой частью быта человека, был ему пищей, и лекарственным средством. Овес и в настоящее время остается ценнейшей зернофуражной культурой, отличным предшественником в севообороте и фитосанитаром почв. Используется он в виде целого или дробленого зерна, муки и отрубей в основном при выращивании молодняка и откорме животных. Зеленая масса применяется на сочный корм, сено, силос, травяную муку, брикеты как в чистом виде, так и в смеси с бобовыми культурами. Хорошим кормом является и овсяная солома, которая по ценности незначительно уступает сену среднего качества.

Усиливающийся интерес к овсу как к продовольственной культуре обусловлен не только исключительно ценным аминокислотным составом белка, наличием в зерне витаминов, жира и крахмала высокого качества, но и антиаллергическими свойствами овсяных продуктов, которые позволяют широко использовать овес для изготовления различных видов круп (недробленой, резаной, плющеной, шлифованной, номерной). [1] Овес на продовольствие используют для производства 4-х сортов крупы (геркулес), хлопьев, муки (толокно), печенья, галет, киселя, кофе и др. Обладая диетическими и целебными свойствами, овес широко используют в детском и диетическом питании. Геркулес содержит кальция и фосфора больше, чем гречневая или пшенная крупа. Для хлебопеченья овсяная мука непригодна [4] .

Самую высокую биологическую ценность из зерновых имеют белки овса, деле ржи, кукурузы, а самую низкую - пшеницы. Характерной особенностью зерна овса является высокое содержание жиров (3-11%) - в 2-3 раза больше, чем у других зерновых.

Большой интерес для производства комбикормов и диетических продуктов представляют голозерные сорта овса. Изготовление пищевых концентратов из него упрощает процесс производства, увеличивает выход готовой продукции и снижает ее себестоимость. Выход крупы из голозерного овса составляет 88-89%, из пленчатого - 45-58%. Он превосходит пленчатый по содержанию сырого белка( 14,3-19,5 в зерне голозерных и 9-12% в зерне пленчатых сортов) и жира ( 7-8,8% и 4,5- 5,8%), имеет меньше сырой клетчатки в зерне и значительно превышает пленчатый овес по содержанию безазотистых экстрактивных веществ [1] .

1. Исходные данные к курсовой работе

В таблице 1 дана характеристика погодных условий (средне- многолетние данные за 2013 год по количеству осадков за вегетационный период овса и среднемесячные температуры воздуха).

Таблица 1 - Метеорологические условия за период вегетации культуры (данные метеостанции г. Курска)

Чернозем выщелоченный характеризуется наличием зернистого интенсивно темно-серого гумусового горизонта, отсутствие карбонатов. По механическому составу 90,5 % площади выщелоченных черноземов глинистые и тяжело - суглинистые. Отмечается сравнительно высокое содержание кремнезема и серы и несколько пониженное - кальция, натрия, магния. Выщелоченные черноземы недостаточно обеспечены подвижными формами марганца, кобальта, молибдена, цинка и меди. Они отличаются высокой микробиологической активностью, в составе их преобладают спорообразующие бактерии, участвующие в процессах минерализации органических веществ. [5]

Характеризуется отсутствием карбонатов в почвенном профиле. Дифференциация профиля на зоны вымывания и вмывания не имеют строгого морфологического подтверждения, отмечается некоторое осветление нижней части гумусово-аккумклятивного горизонта, а для переходных горизонтов характерна ореховатая структура. Они имеют близкую к нейтральной реакцию почвенного раствора, отмечается преобладание гуминовых кислот над фульвокислотами. [6]

2. Биологические особенности культуры

Овес (Avena) относится к семейству Мятликовые (Poaceae), составляет род в семействе злаковых (Gramineae).

Основные отличительные признаки видов овса: особенности строения верхушки наружной цветковой пленки и основания зерна (прямое, скошенное, подковка), наличие ости и характер распадения зерен при обмолоте. [6]

Овес характеризуется следующими морфологическими признаками.

Корень мочковатый, стебель - соломина, с 2-4 узлами и с 3-5 междоузлиями. Лист состоит из влагалища и пластинки (собственно листа). Влагалище охватывает стебель, не срастаясь своими краями. На границе влагалища и листовой пластинки имеется пленчатый язычок: формы овса без язычка встречаются очень редко. Соцветие овса - метелка. Ветви метелки собраны полумутовками; обычно в метелке 5-7 полумутовок. От основного стержня метелки отходят ветви первого порядка, от них - второго, затем третьего и т. д.

Плод - зерновка, по всей поверхности опушенная, зародыш достигает 1/3 -1/5 ее длины; продольная бороздка с брюшной стороны выражена ясно. Зерновка с цветковыми чешуями не срастается, у пленчатых форм она лишь плотно ими охватывается, у голых овсов тонкие длинные цветковые чешуи охватывают ее слабо.

Зародыш занимает в зерновке небольшое место. Главную массу зерновки составляет эндосперм. Периферический слой эндосперма, располагающийся непосредственно под семенной оболочкой, называется алейроновым. Клетки этого слоя содержат алейроновые или протеиновые зерна, которые представляют собой запасные питательные вещества. Вся остальная часть эндосперма занята клетками, заполненными крахмальными зернами, в промежутках между которыми распределены белковые вещества.

Овес - однолетнее, реже многолетнее преимущественно самоопыляющееся растение, перекрестное опыление может достигать 2%. Растение овса состоит из корня, стебля, метелки и листьев.

Отношение овса к свету. Овес - культура длинного дня. Для успешного развития растений овса в первый период жизни необходимо преобладание в солнечном спектре длинноволновой радиации и сравнительно малое количество коротковолновой, что свойственно низкому солнцестоянию в утренние и вечерние часы. Для нормального роста и развития овса в более поздние фазы нужна более высокая интенсивность света с преобладанием в ней коротковолновых лучей. Поглощение солнечной энергии растениями овса связано с их ассимилирующей поверхностью. Наибольшая поверхность листьев у овса, (сорт Орел) отмечается в фазу выхода в трубку. Факторы, улучшающие развитие овса, положительно влияют на площадь листьев. По данным Н. С. Игитовой (1968г.), удобрения значительно увеличили листовую поверхность овса (табл. 1). [8]

Таблица 1 Влияние удобрений на величину ассимилирующей поверхности листьев овса (в тыс. кв. м на 1 га)

Требование овса к температуре воздуха. Овес - растение умеренного климата. Семена его начинают прорастать при температуре 2-3°С. В период всходов и кущения предпочтительна прохладная погода (15-18°С). Всходы хорошо переносят пониженные температуры и выдерживают кратковременные заморозки до минус 5-9°С. По мере развития растений устойчивость их к низким температурам ослабевает, во время цветения заморозки 2°С для них губительны. В период налива овес менее чувствителен к холоду и переносит заморозки до 4-5°С. Формирование генеративных органов, цветение и плодоношение овса начинаются при температуре 10-12°С, наиболее интенсивно они проходят при 16-22°С. Благодаря хорошо развитой корневой системе овес лучше, чем яровая пшеница и ячмень переносит весенние засухи, но высокие температуры и летние воздушные засухи переносит хуже. Происходит торможение процессов генеративного развития, резко снижаются озерненность и продуктивность метелки. Для роста и развития овса требуется следующая среднесуточная температура воздуха (табл. 2).

Таблица 2 Требования овса к температуре воздуха

Требовательность овса к теплу по сумме активных температур следующая: для раннеспелых сортов овса от 1000 до 1500° С, для среднеспелых - от 1350 до 1650° С и для позднеспелых - от 1500 до 1800°С.

Овес устойчив к временному понижению температуры. Так, по данным В. Н. Степанова, растения овса повреждаются и частично гибнут при следующих отрицательных температурах: в фазе всходов при 7-8° С, в фазе цветения и в фазе молочной спелости при 2° С. Гибель большинства растений наступает при -10° С в фазе всходов, в фазе цветения и в фазе молочной спелости при -4° С.

Высокие температуры овес переносит значительно хуже, чем яровая пшеница и ячмень. Под влиянием высоких температур (около 40° С) и сухости воздуха нарушается нормальная работа устьиц листа. У овса это нарушение наблюдается при воздействии на растение температуры 30-40° С в течение 4-5 часов. [5]

Требование овса к влаге. Овес относится к числу влаголюбивых культур. Он переносит засуху хуже, чем яровая пшеница и ячмень. При возделывании овса в районах с недостаточным количеством осадков урожай его резко снижается.

Для набухания и прорастания семян овса нужно много воды. Так, для прорастания семян требуется воды в количестве около 60% от их веса (Подгорный, 1963).

Потребность в воде у овса изменяется по фазам развития и роста. При засухе в период трубкования - выметывания урожай зерна овса резко снижается.

Н. М. Тулайков в результате многолетних исследований пришел к выводу, что транапиранионные коэффициенты изменяются в очень больших пределах в зависимости от погоды в течение вегетационного периода и могут выражать только общую потребность растений в воде. [8] Для полного цикла развития овса сумма активных температур должна составлять 1200-1700 °С для раннеспелых и 1900-2100 °С для среднеспелых сортов. [1]

Требование овса к почве. Овес относительно других зерновых культур менее требователен к плодородию почвы, легче переносит почвенную кислотность (рН = 4,5-5,5) . Он хорошо растет на супесчаных, суглинистых, глинистых и торфяных почвах. Солонцовые почвы для него малопригодны. [1] Потребность в кислороде надземных частей овса полностью удовлетворяется кислородом воздуха. Большое значение имеет обеспечение кислородом подземных частей растений. Можно считать, что в среднем на 1 г урожая за сутки потребляется корнями 1 мг кислорода. При урожае зерна 40 ц с 1 га суточное потребление корнями кислорода составит 16 кг на 1 га, что соответствует 20 куб. м воздуха. Принимая объем пахотного слоя почвы на одном гектаре примерно за 2000 куб. м, ориентировочно можно считать, что для суточного обеспечения урожая необходимо содержание кислорода в почве пахотного слоя в количестве 1 % к ее общему объему.

Воздушный режим почвы теснейшим образом связан с ее структурой. При разработке системы агротехники в севообороте необходимо предусматривать улучшение структуры почвы, обеспечивающей нормальное развитие процессов ее дыхания.[8]

Требование овса к элементам питания. В отношении питательного режима овес предъявляет меньшие требования по сравнению с яровой пшеницей и ячменем. Нередко овес в севообороте размещают в последнем поле. Однако для получения высокого урожая этой культуры необходимо значительное количество питательных веществ.

Характерным для овса является длительный период поступления в растение питательных веществ. В первый период роста овес резко реагирует на внесение азотных удобрений.[8] Применение азотных удобрений резко повышает урожайность, качество зерна, способствует накоплению в нем белка. Потребность в азоте и калии проявляется равномерно во все фазы вегетации. В начальный период роста овес больше всего нуждается в фосфоре, отзывчив на стартовое припосевное внесение фосфора. Обеспечение растений в достаточном количестве фосфором и калием - необходимое условие получения качественного зерна. Калийные удобрения эффективны в большинстве случаев только при одновременном внесении азотных и фосфорных удобрений. [1]

Поступление питательных веществ в растение овса связано с развитием его корневой системы. Количество корневой массы у овса изменяется в зависимости от величины урожая.

В процессе роста и развития растения овса проходят те же фазы и этапы органогенеза, что и другие зерновые культуры. Всходы обычно появляются на 6...8-й день после посева (I...II этапы), при пониженной температуре задерживаются. Кущение (III этап) обычно отмечается через 10…15 дней после появления всходов. Выход в трубку (IV...VII этапы) начинается через 10... 15 дней после кущения. Выметывание метелки (VIII этап) происходит через 15...20 дней после выхода в трубку, цветение (IX этап) начинается с выходом метелки из влагалища листа. Первыми зацветают верхние цветки в самых верхних колосках метелки и на концах отдельных веточек, затем цветение идет по направлению к основанию веточек и к низу метелки. Внутри колоска, наоборот, цветение начинается с нижнего цветка и идет вверх. Цветение колосков обычно проходит за 2...3 дня, а в пределах метелки - за 7...8 дней. После цветения начинаются приток питательных веществ к завязи и формирование зерновки (X этап), затем наступают молочная спелость (XI этап), восковая и полная спелость (XII этап). Зерна, образовавшиеся в соцветии первыми, более крупные, тяжеловесные и отличаются лучшими семенными качествами.

Длительность вегетационного периода в зависимости от почвенно-климатических условий и сорта составляет 80...125 дней. Овес созревает позднее, чем пшеница и ячмень. [9]

3.1 Расчет программированного урожая по приходу ФАР

Величина потенциальной урожайности зависит от биологических особенностей сорта и культуры: от способностей их максимально использовать лучистую энергию солнца.

Расчет урожайности проса по приходу ФАР проводят по формуле:

У_биол =  , (1)

У_биол - потенциальная урожайность абсолютно сухой биомассы, т/га; Q_фар- сумма ФАР за вегетационный период, ккал/га; к- калорийность единицы абсолютно сухого органического вещества, ккал/кг; K_фар - коэффициент использования ФАР, %.

У_биол = = 111,1 ц /га

Далее переводим урожай абсолютно сухой массы на основную продукцию (т.е. на стандартную влажность).

Перевод на стандартную влажность осуществляем по формуле:

У_биол (ст) = ,

У_биол (ст) - урожай зерна при стандартной влажности, ц/га;

в - стандартная влажность по ГОСТу, %;

а - сумма частей урожая (основной и побочной продукции).

Следовательно, для проса урожай зерна на стандартную влажность составляет:

У_биол (ст) =  = 65,4 ц/га (2)

.2 Определение урожая по сумме осадков за вегетационный период и запасов доступной влаги в метровой мощности почвы

вегетация овес урожай осадок

Определение урожая по сумме осадков за вегетационный период и запасов доступной влаги в метровой мощности почвы определяем по формуле:

У_биол = (3)

У_биол - урожай абсолютно сухой массы, ц/га;

В  ̶ запас продуктивной влаги в метровом слое почвы, мм;

Ос - осадки за вегетационный период, мм;

Кв - коэффициент водопотребления.

На черноземе выщелоченном запас продуктивной влаги 140 мм, за период вегетации выпало 173,4 мм осадков, коэффициент водопотребления 530.

У_биол = = 36,6 ц/га

Далее урожайность переводим на стандартную влажность по формуле.

У_биол (ст) =  = 21,5 ц /га

3.2 Определение потребностей в удобрениях на запрограммированный урожай

Расчет норм удобрений проводится при помощи следующей формулы:

Д=Уп ×Н×К,       (4)

Д - нормы внесения удобрений, кг/га д.в.;

Уп - программированный расчетный урожай данной культуры, т/га;

Н - норма расхода удобрений на получение одного центнера урожая, д.в;

К - поправочный коэффициент к норма удобрений.

Запрограммированный биологический урожай зерна овса 21,5 ц /га. Содержание подвижных фосфора 17, а калия 18,5 мг/100 г почвы. Расход на 1 ц урожая овса составляет: азота - 3,7; фосфора - 3,6; калия - 3,4 кг д.в. поправочные коэффициенты на фосфорные и калийные удобрения составляют 0,6 и на азотные - 0,8. Подставив эти данные в формулу, получим:

Д азотные =21,5×0,8×3,7 = 63,6 кг д.в.

Д фосфорные = 21,5×0,6×3,6 = 46,4 кг д.в.

Д калийные = 47×0,7 ×2,5 = 43,9 кг д.в.

Таким образом, для получения 21,5 ц/га зерна проса необходимо внести:

Аммиачной селитры: 63,6 : 34 = 1,9 ц.

Суперфосфата: 46,4 : 20 = 2,3 ц.

Калийной соли : 43,9 : 40 = 1,09

4. Интенсивная технология возделывания культуры

4.1