Размерные характеристики семян масличных гибридов подсолнечника

Подсолнечник – одна из наиболее популярных масличных культур как в нашей стране [1], так и за рубежом [2, 3]. В Российской Федерации он занимает около 70% посевных площадей всех масличных культур. Семена подсолнечника служат источником масла, которое богато витаминами PP и E, полиненасыщенными жирными кислотами (особенно линолевой), фосфолипидами, лецитином. Оно не уступает по питательности и усвояемости большинству животных жиров, используется для приготовления пищи, при изготовлении хлебных и кондитерских изделий, консервов, для технических нужд, его гидрогенизацией получают маргарин [4].

Низшие сорта подсолнечника применяются в лакокрасочной, мыловаренной и других отраслях промышленности, а также при производстве линолеума, водонепроницаемых тканей, полиэтилена и т.д.

В результате переработки семян подсолнечника получают такие побочные продукты, как шрот и жмых, которые являются ценными белковыми кормами [1]. Лузга подсолнечника используется для производства биотоплива – топливных брикетов.

Широко используются грызовые сорта подсолнечника.

Подсолнечник – признанный медонос. Менее известно, что подсолнечник – каучуконосное растение. Селекционерам удалось вывести сорта, выделяющие значительное количество латекса из надрезов стебля. Произведенные из него резины более гипоаллергенны, чем натуральные и синтетические каучуки [5].

Показателем эффективности возделывания подсолнечника может служить то, что с 2000 по 2012 гг. в Российской Феде-

С учетом соответствия агроклиматических условий производства, площади посевов подсолнечника неравномерно распределены по территории страны. Так, например, можно выделить десять основных регионов (рисунок 1), на которые за исследуемый период пришлось около 85% всех посевов подсолнечника в Российской Федерации [1]. Его урожайность в данных регионах в значительной степени лимитируется гидротермическими и почвенными условиями, особенностями агротехники и уровнем применения средств интенсифика- рации площади его посевов возросли почти ции. на 40% и составили 6529 тыс. га [1].

И 1. Ростовская область

■ 2. Саратовская область

Ы 3. Волгоградская область

Ы 4. Оренбургская область

Н5. Краснодарский край

-J 6. Воронежская область

М 7. Алтайский край

U 8. Самарская область

Ы 9. Тамбовская область

Ы 10. Ставропольский край

Ы Остальные регионы

Рисунок 1 – Структура посевных площадей подсолнечника в Российской Федерации

Как показал анализ статистических данных [1], в большинстве регионов с максимальными площадями посевов подсолнечника средняя урожайность этой культуры за исследуемый период (2008–2012 гг.) ниже не только максимальных по регионам урожайностей (таблица 1), но и усредненной по Российской Федерации в целом.

Если не принимать во внимание возможность некоторого искажения отчетных данных производителями сельхозпродукции, частично это может быть объяснено отрицательным влиянием гидротермических условий, сформировавшихся в регионе к началу XXI века – повышением среднегодовых температур, снижением числа осадков, выпадающих в период вегетации культурных растений и т.д. Однако это же говорит о необходимости модернизации данной отрасли растениеводства в регионе, выборе технологий и технических средств, позволяющих максимально эффективно реализовывать потенциал пропашных культур в сложившихся агроклиматических условиях, по возможности нивелировать их отрицательное влияние.

В технологии производства подсолнечника важной операцией является посев, так как подсолнечник – культура крайне чувствительная к освещению и обладающая мощной, разветвленной корневой системой. Это обуславливает его особую требовательность к площади питания, одному из важнейших факторов, определяющих урожайность и качество продукции, эффективность противостояния культурного растения сорнякам [4]. Поэтому урожайность подсолнечника, как и других пропашных культур, во многом определяется густотой стояния растений и равномерностью их распределения по площади поля. Правильный ее выбор может поднять урожайность до 30% [6].

Таблица 1 – Средняя урожайность подсолнечника по регионам Российской Федерации (2008–2012 гг.)

Регионы с наибольшими площадями посевов подсолнечника		Регионы с наибольшей по стране урожайностью подсолнечника
Регион	Урожайность, ц/га	Регион	Урожайность, ц/га
1. Ростовская область	11,6	1. Кемеровская область	22,8
2. Саратовская область	8,6	2. Краснодарский край	22,5
3. Волгоградская область	9,8	3. Хабаровский край	20,2
4. Оренбургская область	8,1	4. Белгородская область	18,2
5. Краснодарский край	22,5	5. Липецкая область	18,1
6. Воронежская область	16,9	6. Орловская область	17,6
7. Алтайский край	5,6	7. Воронежская область	16,9
8. Самарская область	9,9	8. Курская область	16,3
9. Тамбовская область	14,1	9. Республика Адыгея	16,1
10. Ставропольский край	15,1	10. Ставропольский край	15,1
Российская Федерация		12,0 ц/га

Рациональная густота стояния определяется многими факторами – почвенноклиматическими условиями, содержанием почвенной влаги и т.д., но в первую очередь она зависит от группы спелости гибрида. При увеличении числа ФАО потребная площадь питания растений увеличивается, соответственно необходимая густота стояния растений уменьшается. В связи с этим подсолнечник повсеместно высевают сеялками точного высева, аппараты которых производят штучное дозирование семян и распределяют их в рядке посева с шагом, близким к оптимальному [6].

Одним из основных факторов, оказывающих значительное влияние на качество работы высевающих аппаратов пропашных сеялок, являются физико-механические свойства дозируемых семян. Поэтому их необходимо учитывать в процессе исследования и разработки аппаратов.

С точки зрения процесса дозирования семян к наиболее востребованным свойствам можно отнести размерные, массовые и размерно-массовые характеристики; поверхностные свойства материалов и аэродинамические характеристики. Предварительными исследованиями было установ- лено, что из этих физико-механических свойств семян пропашных культур с точки зрения влияния на качество работы высевающего аппарата наиболее значимым является соотношение их линейных размеров [7]. Поэтому на кафедре механизации растениеводства ФГБОУ ВПО АЧГАА было проведено исследование размерных характеристик семян подсолнечника современных гибридов «Пионер» [8] и «Флагман», произведенных в 2011–2012 сельскохозяйственные годы.

Проведение исследований значительно затруднено вследствие матрикальной неоднородности размеров семян подсолнечника одного урожая [5]. Из-за их варьирования в некоторых пределах основными характеристиками каждого из трех основных размеров принято считать средние величины, то есть среднюю длину, среднюю ширину и среднюю толщину. Однако достаточным показателем для оценки совокупности размеров семян их средние размеры признать нельзя, ибо в действительности большое количество семян по своим размерам отклоняется от них.

При проведении исследований физико-механических свойств семян подсол- нечника количество семян, подлежащих измерению, отбиралось методом крестообразного деления до получения средней пробы с количеством семян 250 штук. Для определения размеров семян использовался штангенциркуль с точностью измерения до 0,1 мм. Полученные результаты записывались в специальные таблицы, затем обрабатывались методом математической статистики с использованием компьютерного редактора Mathcad [9, 10, 11].

Основные размерные характеристики семян исследуемых гибридов подсолнечника сведены в таблицу 2. В таблице при- няты следующие обозначения: х – длина семян; у – ширина семян; z – толщина семян; Мmin – минимальный размер семян, мм; М – средний размер семян, мм; Мmax – максимальный размер семян, мм; σ – среднеквадратическое отклонение размеров семян, мм; V – коэффициент вариации распределения размеров семян, %; m – ошибка среднего размера семян, мм; Р – показатель точности опыта, %; mσ – ошибка среднего квадратического отклонения, мм; mV – ошибка коэффициента вариации, %.

Таблица 2 – Основные размерные характеристики семян гибридов подсолнечника

Гибрид	«Пионер» (2011)			«Пионер» (2012)			«Флагман» (2012)
Показатель	х	у	z	х	у	z	х	у	z
М min , мм	6,9	3,7	2,0	8,3	3,2	2,5	9,1	3,0	2,2
М , мм	10,0	5,6	3,3	10,2	5,9	3,7	11,2	5,7	3,5
М max , мм	11,7	7,0	5,1	12,1	7,8	6,3	13,5	10,4	6,4
σ , мм	0,73	0,54	0,50	0,66	0,64	0,42	0,86	0,80	0,56
V , %	7,3	9,6	15,2	6,5	10,8	11,4	7,6	14,0	16,0
m , мм	0,05	0,03	0,03	0,04	0,04	0,03	0,06	0,05	0,04
Р , %	0,46	0,61	0,94	0,41	0,69	0,73	0,49	0,89	1,0
m σ , мм	0,03	0,02	0,02	0,03	0,03	0,02	0,04	0,04	0,03
m V , %	0,3	0,4	0,7	0,3	0,5	0,3	0,3	0,6	0,7

Также для исследуемых семян гибридов подсолнечника были определены соотношения средних размеров (таблица 3).

В таблице 4 приведены некоторые обобщенные характеристики семян, которые могут быть использованы при проек- тировании высевающих аппаратов пропашных сеялок или при наладке аппаратов уже существующих сеялок на высев мел-косемянных масличных гибридов подсолнечника.

Таблица 3 – Соотношения средних размеров семян гибридов подсолнечника

Гибрид	«Пионер» (2011)			«Пионер» (2012)			«Флагман» (2012)
Показатель	М х /М у	М у /М z	М х /М z	М х /М у	М у /М z	М х /М z	М х /М у	М у /М z	М х /М z
Значение	1,79	1,70	3,03	1,73	1,60	2,76	1,96	1,63	3,20

Таблица 4 – Обобщенные размерные характеристики семян подсолнечника

Показатель	М min , мм	М ср , мм	М max , мм	σ ср , мм	V ср , %	М х /М у ср	М у /М z ср	М х /М z ср
х	6,9	10,5	13,5	0,75	7,1
у	3,0	5,7	10,4	0,66	11,5	1,83	1,64	3,0
z	2,0	3,5	6,4	0,49	14,0

При проведении аналитических исследований работы высевающего аппарата пропашной сеялки, помимо знания основных размерных характеристик семян, определенный интерес представляет информация о законах их распределения.

Установлено, что если случайная величина формируется под влиянием множества факторов, среди которых ни один не имеет превалирующего значения, то ее распределение в подавляющем большинстве случаев подчиняется нормальному закону распределения (распределение Гаус- са). В связи с этим можно предположить, что характеристики технологических свойств семян также подчинены нормальному закону распределения.

Для этого, после определения средних значений размеров семян и среднеквадратических отклонений от них, в редакторе Mathcad, с использованием рекомендаций проф. В.А. Черноволова [7] были построены гистограммы эмпирического и теоретического (нормального) распределения размеров семян (рисунок 2).

Длина, мм

0.5

2      4      6      8      10

Ширина, мм

0.4

0.3

0.2

0.1

Толщина, мм

эмпирический закон распределения;

теоретический закон распределения

Рисунок 2 – Эмпирические и теоретические дифференциальные функции распределения размеров семян подсолнечника

Затем был проведен расчет критериев Пирсона (χ2), характеризующих относительное отклонение эмпирических законов распределения размеров от теоретических [7]. Полученные значения критериев Пир- сона приведены в таблице 5. Критическое значение критерия Пирсона при числе классов 11 и уровне значимости 0,05 составило χ2табл = 15,51.

Таблица 5 – Расчетные значения критериев Пирсона для исследуемых размеров семян

Гибрид Исследуемый размер	«Пионер» (2011)	«Пионер» (2012)	«Флагман» (2012)
Длина	11,57	10,16	6,19
Ширина	0,18	11,84	7,27
Толщина	3,76	7,80	10,88

С целью определения степени взаимной зависимости основных размеров семян подсолнечника, в редакторе Mathcad [6]

были найдены коэффициенты их корреля ции (таблица 6).

Таблица 6 – Коэффициенты корреляции размеров семян

Показатель	r xy	r yz	r xz
Гибрид «Пионер» (2011)	0,13	0,44	-0,01
Гибрид «Пионер» (2012)	0,13	0,36	0,09
Гибрид «Флагман» (2012)	0,29	0,19	0,06
Среднее значение	0,18	0,33	0,05

Для подтверждения существенности выявленных коэффициентов корреляции были определены их основные отклонения [8], которые практически для всех случаев оказались равны σ r ≈ 0,06.

Обобщенный анализ всех полученных данных позволяет сделать следующие выводы:

• —    средняя длина исследуемых семян подсолнечника колеблется в пределах от 10,0 до 11,2 мм; средняя ширина – 5,6– 5,9 мм, толщина – 3,3–3,7 мм, т.е. для исследуемых гибридов подсолнечника средняя ширина семян изменяется в наименьшем диапазоне. Это упрощает наладку высевающих аппаратов пропашных сеялок, так как именно средняя ширина семян является параметром, определяющим выбор рационального значения диаметра присасывающих отверстий;

• —    в рамках одного гибрида наименее варьируемым параметром является длина семян (среднее значение коэффициента вариации – 7,1%), наиболее варьируемый па-

• раметр – толщина семян (Vср = 14,0%). Коэффициент вариации для толщины – 11,5%, при том, что усредненное среднеквадратическое отклонение размеров семян по гибридам составило для длины – 0,75 мм, для ширины – 0,66 мм, для толщины – 0,49 мм;

• —    геометрические параметры семян подсолнечника в значительной степени зависят не только от выбора гибрида или сорта, но и от условий их роста и развития. Так, например, отдельные соотношения размеров семян гибрида «Пионер», произведенных в 2012 году, ближе к соответствующему показателю семян гибрида «Флагман», чем гибрида «Пионер» 2011 года;

• —    гипотеза о нормальном распределении размеров исследуемых семян может быть принята с достоверностью 95%, так как все расчетные значения χ² меньше табличного значения χ² табл = 15,51;

• —    в среднем корреляция для всех размеров семян прямая (положительная), 44

т.е. более длинные семена отличаются большей шириной и толщиной. Причем, корреляция ширины и толщины исследуемых семян не вызывает сомнений, так как r yz > 3o_r. Корреляция длины и толщины семян подсолнечника маловероятна, поскольку r xz ≤σ r . Корреляция длины и ширины семян довольно существенна (r xy > σ r ), однако, для ее подтверждения необходимо провести большее число измерений, т.к. не соблюдается условие r xy > 3σ r . При этом следует учитывать, что коррелиро-ванность размеров семян подсолнечника по отдельным гибридам значительно отличается от усредненных показателей.