Ботаническая характеристика сорго

1.2. Ботаническая характеристика сорго

Корневая система. У сорго-суданковых гибридов и суданской травы, как у всех мятликовых, корневая система мочковатая, семя прорастает одним зародышевым корнем. Из узла кущения развиваются мощные пучки придаточных корней, которые расходятся в разные стороны на 60 – 130 см, проникая на глубину 250 – 300 см. Боковые корешки, всасывающие влагу и питательные вещества из почвы, сильно разветвлены. Именно мощное развитие корневой системы обуславливает её сильную засухоустойчивость. Исследованиями В.И. Тараненко (1969) установлено, что в фазу полной спелости одна весовая часть корней сорго вскармливает 10,6 весовых частей надземной массы. Через 4-8 дней после появления всходов четко обозначается узел кущения с придаточными корнями. К моменту выхода растений в трубку из нижних узлов стебля образуются воздушные корни. У всех типов корней отмечается интенсивное нарастание массы в первый период вегетации, а затем, достигнув наибольших среднесуточных приростов, начинает снижаться.

Стебель. Стебли сорго-суданковых гибридов и суданской травы прямостоячие, бледно-зеленые, гладкие, тонкие, у некоторых гибридов (сорго-суданковых) заполнены сочной сердцевиной с различной степенью сахаристости (6-15%). Стебель состоит из отдельных междоузлий, число и длина которых различна в зависимости от вида, сорта и вегетационного периода. А.В.Алабушевым (1989) отмечена прямая зависимость между количеством междоузлий и вегетационным периодом. Раннеспелые сортообразцы имеют 6-8 междоузлий, среднеспелые 10-15 и позднеспелые 16-25. От нижнего узла (узел кущения) отходят вторичные корни. От второго и третьего - воздушные корни. Рост сорго осуществляется за счет деятельности клеток (меристемы), расположенной в нижней части междоузлия под каждым узлом. Из узла кущения у сорго образуется стебли. Сорта суданской травы и сорго-суданковые гибриды обладают высокой кустистостью (от 1 до 30 стеблей). Высота растений у них составляет 120-250 см и более.

Листовой аппарат. Лист состоит из двух частей - влагалища и листовой пластинки. Влагалищная часть листа плотно охватывает часть или все междоузлие, а у низкорослых сортов даже другие междоузлия, защищает стебель от неблагоприятных условий и придавая ему прочность.

Листья не имеют ушек, язычок маленький, листовая пластина сидячая, широколанцентная, гладкая, длинная (40-80см), широкая (3-8 см) с цельными острыми краями. Жилкование листа продольное. По цвету жилки листа можно определить – образец сухостебельный или сочностебельный: у сочных сортов и гибридов жилка светло зеленая, у сухостебельных – белая.

Листья располагаются поочередно, их количество зависит, главным образом от сорта, а также и от условий выращивания. У раннеспелых сортов- 7-10 листьев, у среднеспелых 10-15, у позднеспелых 16-25 (Н.А.Шепель, 1989). Листья сорго-суданковых гибридов и суданской травы в очень жаркие дни покрываются восковым налетом, что предохраняет их от лишнего испарения (Л.И.Знаменский, 1961). Листья являются наиболее ценной частью растений при использовании на зеленый корм. Поэтому хорошо облиственные сорта более ценны в кормовом отношении.

Соцветие. У сорго-суданковых гибридов и суданской травы соцветием является метёлка, имеющая большое разнообразие форм и окрасок. Длина метёлки достигает 15 – 70 см. Зерно по форме, окраске и величине разнообразно и зависит от сорта. Вес 1000 семян крупного зерна более 30 г, мелкого менее 20 г. Количество зёрен в метёлке колеблется в зависимости от условий выращивания и сорта, в среднем в метёлке бывает 1000 – 3000 зёрен (П.П. Вавилов и др., 1983).

Плод. Это зерновка. Сверху оно покрыто наружной оболочкой, образующейся из стенки завязи, под которой залегает внутренняя оболочка, образующаяся из стенок яйцеклетки.

Под внутренней оболочкой находится стекловидный роговой, богатый белком так называемый алейроновый слой. Основная часть зерновки заполнена мучнистым белым эндоспермом, преимущественно зернами крахмала. В нижней части зерновки располагается широкий и длинный зародыш.

1.3 Биологические особенности сорго

Отношение к теплу и свету. Культура сорго обладает большой пластичностью, из-за чего легко приспосабливается к почвенно-климатическим условиям выращивания.

По происхождению это растение тропическое, теплолюбивое. Хотя семена его начинают прорастать при температуре +10°С, однако оптимальная температура для прорастания, роста и развития находится в пределах 25-30°С, тогда как для кукурузы 20-23°С. Б.Н. Малиновский, Ю.Ф. Олексеенко, Г.М. Шекун считают, что чрезмерно высокие температуры (особенно в период от всходов до кущения, когда ещё не сформировалась мощная корневая система температура +20 – 30˚С, хотя) действуют на ССГ угнетающе. Чрезмерно высокие температуры действуют на сорго угнетающе и в первой половине роста. В фазе выметывания метелок температура в 40-45°С сорго переносит без всяких отрицательных последствий.

Сорго – южное растение, поэтому оно теплолюбивое. Семена его начинают прорастать при температуре 8 – 10˚С, но оптимальной температурой многие исследователи считают + 15˚С. Сорго-суданковые гибриды чувствительны к низким температура и заморозкам (особенно в фазу цветения). При -1˚С наступает гибель растений. Поэтому суданскую траву и сорго-суданковые гибриды относят к поздним яровым культурам и сеют, когда среднесуточная температура почвы на глубине 10 см достигнет +14…+16˚С (Г.М. Шекун, 1986). Растения этой культуры отличаются несколько медленным ростом в начале вегетации и весьма интенсивным ростом после фазы кущения. При благоприятных условиях всходы появляются через 6 – 8 дней.

Продолжительность вегетационного периода ССГ зависит не только от температуры, но и от длины светового дня (Я.И. Исаков, 1982). Так, в Самарской области всходы появляются в первой декаде июня при среднесуточной температуре 18 – 20˚С и длине дня 15 ч; в Ростовской области – в третей декаде мая, при длине дня 14 ч; на юге Украины всходы появляются в конце второй декады мая при среднесуточной температуре 16 – 18°С и длине дня 16 ч.

В среднем для полного созревания семян ему необходима сумма положительных температур за вегетационный период от 3000 до 3500°С в зависимости от сорта и условий выращивания.

Сорго - типичное растение короткого дня. Оптимальная величина светового времени суток 9-10 часов.

Отношение к влаге. Сорго-суданковые гибриды являются уникальными злаковыми растениями, как по своим биологическим особенностям, так и по хозяйственно-ценным признакам. Основным достоинством культуры является исключительная засухоустойчивость. Сорго-суданковые гибриды хорошо переносят воздушную и почвенную засухи, высокие температуры воздуха, впадая в анабиоз, а при наступлении нормальных условий начинают вегетировать. В процессе эволюции сорго приспособилось к недостатку влаги и экономному её использованию (П.М. Шорин, 1976).

Транспирационный коэффициент у сорго-суданковых гибридов в сравнении с другими культурами невелик. Так на образование единицы сухого вещества сорго-суданковые гибриды расходуют 300 частей воды, суданская трава – 340, кукуруза – 388, пшеница – 515, ячмень – 543, овёс – 600, горох – 730, люцерна – 830, подсолнечник – 895, клещевина – 1200. Неслучайно за высокую засухоустойчивость сорго в народе называют «верблюдом растительного мира». Первые признаки экономного расходования воды проявляются уже в период прорастания. Так, количество воды для набухания семян ССГ составляет только 35%, кукурузы – 40%, пшеницы – 60%, ржи – 85%, а гороха 95% от собственного веса (Н.А. Шепель, 1994).

Высокая степень засухоустойчивости сорго связана с мощностью и избирательной способностью корневой системы, обеспеченностью листовой поверхности, строением устьичного аппарата и плотного эпидермиса.

Засухоустойчивость сорго повышается еще и от того, что в период высоких температур, когда оно выметывает метелки, на листьях и стеблях выделяется белый восковой налет, предохраняющий растения от сильного нагревания и испарения.

Несмотря на высокую засухоустойчивость, сорго сильно реагирует на орошение и дает большую прибавку урожая.

Отношение к почвам и засолению. Сорго-суданковые гибриды не предъявляют особых требований к почвам. Они могут произрастать на лёгких песчаных, на тяжёлых глинистых и суглинистых почвах. Имея мощную корневую систему, ССГ дают высокие урожаи даже на обеднённой и истощённой почве. Кроме того, оно может давать хорошие урожаи в течение ряда лет на почве ставшей бедной и истощенной для других злаков.

Сорго-суданковые гибриды и суданская трава могут расти на засолённых и солонцеватых почвах, выдерживая повышенную концентрацию солей. Сорго-суданковые гибриды настолько солевыносливы, что при поливе их водой из Каспия (содержание солей в нём 4,05 – 8,18 г/л) урожай зелёной массы при поддержании порога влажности на уровне 90 % НВ составил 527 ц/га, тогда как без орошения 40 ц/га (Н.А. Шепель, 1989).

Не переносит холодных, заболоченных и плохо растет на кислых почвах. Низкая требовательность к почвам позволяет использовать его в качестве первой культуры при освоении эродированных почв, легко переносит близость грунтовых вод. Большое достоинство сорго - это его способность произрастать на засоленных и солонцеватых почвах.

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 вегитировать, 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.

В начале 20-го столетия на зеленый корм из сорговых культур использовались только посевы сахарного сорго и суданской травы. С открытием ЦМС появилась возможность значительно увеличить урожаи суданской травы за счет использования гетерозиса. Суданская трава – интересный обьект для селекционно-генетических исследований. Она хорошо скрещивается с сорго и дает высокогетерозисные сорго-суданковые гибриды в первом поколении, превышающие суданскую траву и сорго по урожаю зеленой массы и сена в 1,5 и более раза. По морфологическим признакам такие гибриды представляют собой промежуточную форму между сорго и суданской травой. Габитус куста у гибридов сходен с суданской травой, отличаясь мощностью развития (Н.А.Шепель, С.Н. Шепель, 1998, С.Н., Шепель 1997).

Используя умелый подбор родительских пар при отдаленной гибридизации можно создать высокогетерозисные гибриды по всем типам гетерозиса. Такие гибриды уже есть и районированы в Республике Крым, на Украине и в странах СНГ: Сочностебельный 3, Сократор 87, Юбилей 50, (Н.А.Шепель, С.Н. Шепель, 1999).

В настоящее время сорго-суданковые гибриды имеют важное хозяйственное значение. Благодаря высокой урожайности и пластичности, химическому составу ССГ широко используются в зелёном конвейере.

Среди сорговых культур наиболее раннеспелой является суданская трава. За большее количество укосов она формирует урожай зеленой массы выше, чем у других сорговых и имела самый высокий выход кормопротеиновых единиц с гектара. Зеленую массу, как суданской травы, так и сорго-суданковых гибридов можно использовать для заготовки сена, сенажа и силоса (А.А.Гапончук, 1997)

Сорго-суданковые гибриды обладают интенсивным ростом, быстро отрастают после укосов, давая питательный корм. В 1 ц зелёной массы 0,23 к.ед., до 44,4% клетчатки, 27,3% БЭВ, до 16 – 18% протеина (на абсолютно сухое вещество), при этом в 1 к.ед. около 100 г ПП (Б.Н. Малиновский, 1986).

В засушливых условиях юга Украины, по данным Измаильской и Генической опытных станций, сорго по урожайности зеленой массы превышает кукурузу в 1,3-1,9 раза. По этим же данным суданская трава на суходоле за два-три укоса формирует урожай 300-350 ц/га зеленой массы, в одном кг которой содержится 0,18-0,21 к.ед. и 12-16 г переваримого протеина. Культура положительно реагирует на оптимальное орошение; при трех - четырехкратном скашивании травостоя обеспечивает 600-700 ц/га зеленой массы.

Сорго-суданковые гибриды по продуктивности превышают сорта суданской травы и за два укоса формируют 450-650 ц/га зеленой массы (90-130 ц/га сухого вещества). В 1 кг зеленого корма содержится 0,19-0,23 к.ед. и 14-18 г переваримого протеина.

Протеиновая питательность вегетативной массы сорговых культур недостаточная и составляет всего 67-78 г на 1 к.ед. Поэтому для сбалансирования энергетично-протеинового соотношения массы, сорговые культуры целесообразно выращивать в совместных посевах с высокобелковыми компонентами (соя, люцерна, амарант), (Наукові основи агропромислового виробництва в зоні степу України, 2005).

В зелёном конвейере из однолетних кормовых культур выращивание сорго-суданковых гибридов и суданской травы является одним из наиболее экономически выгодных. Во-первых, они обладают способностью хорошо отрастать после скашивания, что даёт возможность получать на неполивных землях 2 – 3 , а на орошении до 4-х укосов зелёной массы с урожайностью соответственно 400 – 500 и 1000ц/га и более. Во-вторых, норма высева семян сорго-суданковых гибридов в 3 – 5 раз меньше кукурузы, почти в 10 раз меньше злако-бобовых смесей, а урожайность существенно превышает последние (В.П. Бондаренко, 1990).

Сорго-суданковые гибриды позволяют с третьей декады июня и до конца октября кормить животных нежной, молокогонной зелёной массой, т.е. в такой период, когда естественная растительность под влиянием высоких температур выгорает. Убранные в начале вымётывания сорго-суданковые гибриды содержат 14 – 16% сырого протеина и 0,20 – 0,21 кормовых единиц (Я.И. Исаков, 1987).

Высокие урожаи обеспечивают сорго-суданковые гибриды. Так, на Советском орошаемом сортоучастке Крыма ССГ Ростовский 54 обеспечил урожай зелёной массы 96,6 т/га, гибрид Северокавказский 5 – 1080 т/га. В среднем за 1985 – 92 гг. на этом же сортоучастке средний урожай зелёной массы сорго-суданковых гибридов составил 86,1, а кукурузы 33,1 т/га. Крымское НПО «Элита» получило по 55,0 т/га зелёной массы тритикале, затем поукосно посеяли сорго-суданковый гибрид Сочностебельный 3 и за два укоса ещё собрали 92,6 т/га, тогда как кукуруза в этих условиях дала 55,0 т/га (Н.А. Шепель, 1994). Но для кормопроизводства недостаточно количество продукции, нужна ещё и оценка зелёной массы сорго-суданкового гибрида по питательности (табл.). По этому показателю ССГ превосходит кукурузу по содержанию кормовых единиц, переваримого протеина и каротина, что говорит о перспективности его внедрения в производство (В.П. Ермоленко, А.Ф. Кайданов, 1982).

Таблица 1.1

Режим скашивания влияет на питательную ценность корма. Протеина больше содержится в зелёной массе при ранних сроках уборки, а клетчатки – при поздних сроках. Сбор питательных веществ наибольший при скашивании через 20 дней после фазы трубкования (В.П. Бондаренко, 1985).

В исследованиях В.И. Тараненко (1969) раннее проведение первого укоса обеспечивает получение более высокого общего урожая зелёной массы с единицы площади, при этом первый укос уступает по урожайности более поздним срокам уборки. Кроме того, при раннем скашивании получается нежная зелёная масса, охотно поедаемая животными. Такие же результаты получены в исследованиях Н.А. Шепель (1989). При скашивании в фазе трубкования содержание протеина было 19 %, при уборке в фазу цветения количество его снижалось, а содержание клетчатки повышалось. Рекомендуется убирать сорго-суданковые гибриды на зелёный корм через 45–50 дней после полных всходов, т.е. за 10 – 12 дней до вымётывания. Уборку зелёной массы следует заканчивать до появления метёлок. Второй укос проводится через 35 дней после первого и третий через 40 дней после второго укоса. Интенсивность отрастания отавы гибридов зависит также и от высоты среза. Отава хорошо отрастает при высоте скашивания основного травостоя 10 – 12 см. В исследованиях В.И. Тараненко (1969) установлено, что при одноукосном использовании ССГ укос следует проводить на низком срезе, т.к. при этом получается наибольшее количество зелёной массы с единицы площади. При двухукосном использовании первый укос необходимо проводить на высоком срезе (10 – 12 см), урожай отавы при этом увеличивается, и общий урожай зелёного корма с единицы площади повышается.

Исследованиями в совхозе «Северный» Чертковского района Ростовской области было установлено, что сорго-суданковый гибрид Сочностебельный 3 лучше использовать в прифермерских и кормовых севооборотах, в системе зелёного конвейера для откорма крупного рогатого скота. В 1981 – 1985 гг урожайность этого ССГ за два укоса составила 402 ц/га и сена 130,2 ц/га. Эта культура превосходила по урожайности другие, требовала для своего развития меньше влаги и питательных веществ (Н.А. Шепель, 1989).

В исследованиях И.В. Нетина, А.И. Аболдова (1984) сорго-суданковый гибрид Ставропольский 3 значительно превышал по урожайности сухой и зелёной биомассы суданскую траву Краснодарская 1967.

В острозасушливых условиях 1991 года сорго-суданковые гибриды селекции ВИР сформировали высокие урожаи зелёной массы 769,0 – 1129,0 ц/га (Е.А. Марченко, А.А. Акулов, 1992).

По зарубежным рекомендациям в зонах, где выпадает 400 – 500 мм осадков, 1 га посева ССГ способен прокормить в летний период 10 – 12 дойных коров. Гибрид Пионер 988 (США) при уборке в фазу выхода в трубку содержит 18% протеина и более 10% усвояемых сухих веществ (Б.И. Малиновский, 1986).

Сорго-суданковые гибриды хорошо реагируют на орошение, обеспечивая при небольших оросительных нормах высокие прибавки урожая. Так, проведение одного вегетационного полива даёт возможность получить урожай зелёной массы в 1,6 – 1,1 раза выше, чем без орошения. В приазовской зоне Ростовской области в среднем за 3 года (1971 – 1973 гг.) сорго-суданковый гибрид Ростовский 3 в условиях орошения дал урожай зелёной массы, при сплошном рядовом способе посева, 637,3 ц/га, в неорошаемых – 297 ц/га (Я.И. Исаков, 1975).

По данным Луганской опытной станции зелёный конвейер может действовать с начала июля до заморозков в октябре. Расширение посевов сорговых культур, в частности ССГ, будет способствовать более стабильному поступлению кормов, поскольку пожнивные и повторные посевы других культур в условиях засухи не всегда удаются (А.Н. Белицкий, 1988).

При изучении в ЮФ «Крымский агротехнологический университет» НАУ новых сорго-суданковых гибридов собственной селекции в период с 2001 по 2004 гг. следует отметить, что наименьшую урожайность зеленой массы по укосам и в сумме за два укоса было получено в засушливом 2001 году. При этом первый укос зеленой массы в этом году был выше второго и варьировал у гибридов от 105,7 ц/га до 161,9, а второй – от 82,9 до 145,3 ц/га. У нового сорго-суданкового гибрида Бурана 24С х Сочная 2 и за первый укос было получено 145,5 ц зеленой массы с одного гектара. А в сумме за два укоса в засушливый год гибрид дал 290,8 ц/га надземной массы. Последующие годы для выращивания сорго-суданковых гибридов были более благоприятными по осадкам, что отразилось на их урожайности. В 2002 и 2004 году второй укос зеленой массы был выше на порядок в сравнении с первым, а в 2003 году урожайность большинства гибридов по укосам была практически одинаковой. Новые гибриды Коричневая 11С х Фиолета и Бурана 24С х Сочная 2 за эти годы достоверно превысили по урожаю стандарт Юбилей 50. Так в 2002 году гибрид Коричневая 11С х Фиолета за первый укос обеспечил 270,6 ц/га, за второй – 350,5, а в сумме за два укоса – 621,1 ц/га, тогда как стандарт Юбилей 50 по укосам соответственно 198,2 и 227,3 ц/га, за два укоса – 425,5 ц/га. Изучаемый сорго-суданковый гибрид Бурана 24С х Сочная 2 за два укоса обеспечил 618,4 ц зеленой массы с одного гектара. Приблизительно такие же результаты получены и в 2004 году – 621,1 ц/га у Коричневая 11С х Фиолета и 629,6 у гибрида Бурана 24С х Сочная 2 при урожайности стандарта 449,7 ц/га за два укоса.

В среднем же за годы исследований новые гибриды Коричневая 11С х Фиолета и Бурана 24С х Сочная 2 по урожайности зеленой массы достоверно превысили стандарт гибрид Юбилей 50 (Л.Л.Болдырева, 2006).

При использовании сорго на зелёный корм необходимо учитывать, что в стеблях и листьях образуется в небольшом количестве синильная кислота. На зелёный корм лучше всего использовать сорго-суданковые гибриды, поэтому при создании ССГ проводилась селекция на минимальное содержание синильной кислоты в растениях.

Обработка почвы под посев сорго-суданковых гибридов аналогична подготовке почвы под кукурузу. К посеву приступают тогда, когда почва прогреется на глубине заделки семян до 16°С. Проводить его можно сплошным рядовым и широкорядным способом. Обязательный приём - послепосевное прикатывание катками.

Следует иметь ввиду, что после сорго-суданковых гибридов почва настолько истощается, что практически не поддаётся разделке, поэтому о посеве на этом поле озимой пшеницы не может быть и речи (Е.Н. Ганиевский, 1974).

Для сорго-суданковых гибридов в крайне засушливой зоне и в засушливые годы целесообразно применять широкорядный посев с междурядьями 45 – 70 см (А.П. Шренко, З.Ф. Богатая, 1970).

Лучшим способом посева, который обеспечивает нормальный урожай зелёной массы и сена, является пунктирный, с шириной междурядий 70 см и нормой высева 8 – 10 кг/га. В сравнении со сплошным способом пунктирный по всем гибридам и суданской траве обеспечил урожай зелёной массы больше на 100, а сена на 20 ц/га. Преимущество пунктирного способа посева заключается в том, что при более равномерном размещении растений создаются благоприятные условия для успешного образования продуктивных побегов, что позволяет проводить механизированный уход как до первого укоса, так и после каждого укоса (Н.А. Шепель, 1985).

Уменьшение ширины междурядий приводило к снижению коэффициента кустистости, уменьшению диаметра стеблей и площади листовой поверхности. В среднем за годы исследований коэффициент кустистости в широкорядном посеве с междурядьем 70 см равняется 1,41, а в сплошном рядовом – 1,20; диаметр стеблей уменьшался соответственно с 8,87 до 7,73 мм; площадь листовой поверхности одного растения с 1607,2 до 1196,0 см² (Л.А. Сычиков, 1984).

В зелёном конвейере сорго-суданковые гибриды, в основном, высеваются пунктирным, широкорядным способом с междурядьями 70 см и густотой стояния растений 250 – 300 тысяч растений на 1 га. Для посева используется гибрид Сочностебельный 3 и возделывается как в чистом посеве, так и в смеси с кукурузой или амарантом. Данные опытов проблемной НИ лаборатории сорго Крымского СХИ показали, что при совместном посеве ССГ с амарантом на богаре можно получить за два укоса 350 – 400 ц/га зелёной массы, которая сбалансирована по сахару и протеину (Н.А. Шепель, В.П. Бондаренко, 1990).

Одним из направлений повышения продуктивности сорго-суданковых гибридов является селекционная работа по выведению и внедрению их в разных регионах страны. В процессе многолетней работы над созданием сорго-суданковых гибридов были достигнуты хорошие результаты: выведены гибриды, специально используемые на сено, силос или зелёную массу.

По данным Н.Е. Шашенюк (1984) на Генической опытной станции проводилась селекционная работа по созданию сорго-суданковых гибридов и изучению их продуктивности. Наиболее продуктивные ССГ проявили в течении 5 лет сравнительно высокую продуктивность. Так раннеспелый гибрид Херсонский 9 превысил стандарт по урожайности зелёной массы в среднем за 5 лет на 22%, а сена на 17%; Херсонский 14 по урожайности зелёной массы на 35%, сена на 29%; Херсонский 17 превысил урожайность зелёной массы на 46%, а сена на 45%.