Yield properties of switchgrass seeds depending on growing conditions
Abstract
Purpose.The aim of the work is to find the optimal gradation of cultivation technology elements of maternal plants of switchgrass vatieties and their influence on the improvement of the seed yield properties. Methods. The research was conducted during the period of 2015-2021 on medium-humus typical chernozem in a stationary experiment located in the central part of the forest-steppe of Ukraine. The material for the experiment were switchgrass varieties: Zoriane, Cave-in-rock and Morozko. The experiments were laid according to the generally accepted methods of research. In the two-factor and multifactor field experiment, the variants were placed in a randomized way in four replications. Results. The research results revealed the variability of the yield of switchgrass maternal plants during the period of 2015-2019 (the first experiment). It was determined that the use of a complex of agricultural measures of the optimized cultivation technology of switchgrass maternal plants, compared with traditional, can significantly increase the seed yield of the variety Zoriane up to 0.71 t/ha (increase 0.06 t/ha), Cave-in-rock up to 0.45 t/ha (increase 0.11 t/ha), Morozko up to 0.32 t/ha (increase 0.04 t/ha). In the second experiment, the yield properties of seeds obtained from the maternal plants grown under different elements of the technology were investigated during the period of 2020-2022. It was determined that the optimized cultivation technology affects the improvement of the yield properties of the daughter plants of the studied varieties. The application of the optimized cultivation technology of the maternal plants of switchgrass variety increases the seed yield of the daughter plants: the variety Zoriane by 0.05 t/ha (from 0.77 to 0.82 t/ha), the variety Cave-in-rock by 0.12 t/ha (from 0.62 to 0.74 t/ha), the variety Morozko by 0.08 t/ha (from 0.38 to 0.46 t/ha). Compared to the traditional technology, the seed yield of maternal plants under the optimized technology increased: by 0.06 t/ha (Zoriane), by 0.11 t/ha (Cave-in-rock) and by 0.04 t/ha (Morozko). Seed yield of daughter plants increased, respectively, by the varieties: by 0.05, 0.12 and 0.08 t/ha. Conclusions. It was found that the cultivation of varieties by optimized cultivation technology has a significant impact on increasing the seed yield of switchgrass (by 0.04...0.11 t/ha). This technology combines the spring sowing of the crop by the determined seeding rate (for the variety Zoriane - 5.7 kg/ha, for the variety Cave-in-rock - 7.6 kg/ha, for the variety Morozko - 7.9 kg/ha), wide-row seeding method (row spacing of 60 cm is for all varieties) and the use of spring nitrogen fertilization of plants with a calculated dose of nitrogen fertilizers (N45) against the background of the main fertilizer (РК)60. The increase in the yield properties of switchgrass seeds can be achieved by using the optimized elements of the maternal plant cultivation technology. The increase of the variety Zoriane is 0.05 t/ha (0.77 to 0.82 t/ha), in the variety Cave-in-rock - 0.12 t/ha (0.62 to 0.74 t/ha), in the variety Morozko - 0.08 t/ha (0.38 to 0.46 t/ha).
References
2. Kulyk M., Rozhko I., Kurylo V., Bulgakov V., Ivanovs S., Adamovics A. Impact of the soil and climate conditions on the formation of the crop yield and germinating power of the switchgrass (Panicum virgatum L.) seeds. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. 2018. Vol. 63, Iss. 4. Р. 101 ‒ 105. URL: https://bibliotekanauki.pl/articles/336776
3. Гументик М. Я., Квак В. М., Гончарук Г. С. Морфометричні показники рослин як основа визначення врожайності біомаси проса прутоподібного. Agrology. 2020. Т 3, № 3. С. 160 ‒ 163.
4. Гументик М. Я. Удосконалення елементів технології вирощування проса прутоподібного в умовах Лісостепу України. Вісник аграрної науки. 2020. № 9. С. 15 ‒ 20. DOI: https://doi.org/10.31073/ agrovisnyk202009-02
5. Кулик М. І. Енергетичний потенціал та економічна ефективність виробництва фітомаси світчграсу для біопалива. Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України. 2016. Вип. № 4. URL: http://nbuv.gov.ua/ UJRN/Nd_2016_4_12
6. Shcherbakova T. O., Rakhmetov D. B. Biological features of ornamental Poaceae cultivars introduced at the M. M. Hryshko National Botanical Garden of the National Academy of Sciences of Ukraine. Plant Varieties Studying and Protection, 2018. Vol. 14, Iss. 2. Р.153-159. DOI: ht tps://doi.org/10.21498/2518-1017.14.2.2018.134761
7. Gumentyk М., Kharytonov M. Development and assessment of technologies of Miscanthus and switchgrass growing in forest-steppe zone of Ukraine. Poljoprivreda i Sumarstvo. 2018. Vol. 64, Iss. 2. Р. 137 ‒ 146. DOI: 10.17707/AgricultForest.64.2.10.
8. Петриченко С. М., Герасименко О. В., Гончарук Г. С., Литвинюк В. В., Мандровська С. М. Перспективи вирощування світчграсу як альтернативного джерела енергії в Україні. Цукрові буряки. 2011. № 4. С. 13 – 14.
9. Гументик М. Я. Агротехнічні прийоми вирощування проса прутоподібного (Panicum virgatum L.) Біоенергетика. 2014. № 1. С. 29 – 32.
10. Доронін В. А., Кравченко Ю. А., Бусол М. В., Доронін В. В. Якість насіння світчграсу залежно від способів його сортування. Наукові праці ІБКіЦБ, 2013. № 19. С. 28 – 32.
11. Кулик М. І., Рожко І. І. Вплив агротехнічних заходів вирощування на формування врожайності насіння проса прутоподібного. Альтернативні джерела енергії у підвищенні енергоефективності та енергонезалежності сільських територій : колективна монографія ; за ред. І О. Яснолоб, Т. О. Чайки, О. О. Горба. Полтава : Видавництво ПП «Астрая», 2019. С. 139 – 148. URL: http://repository.vsau.org/getfile. php/21055.pd
12. Bransby D. I., Walker R. H., Miller M. S. Development of optimal establishment and cultural practices for switchgrass as an energy crop. Five year summary report. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, 1997.
13. Minelli M., Rapparini L, Venturi G. Weed management in switchgrass crop. In: Swaaij WPM, Fjallstrom T, Helm P, Grassi A (eds) 2nd world biomass conference, Rome. 2004. Vol. 2. Р. 439 ‒ 441. URL: http://www.cres. gr/bioenergy_chains/files/pdf/Articles/7-Rome%20 V1A_111.pdf
14. Elbersen H. W., Kulyk M. I, Poppens R. P, Lesschen J. P., Kraisvitnii, P., Galytska, M. А, Rii O., Roik M. V., Kurylo V. L., Morozov O. V., Smirnykh V. M., Gorobets A. M.; Gerasymenko O. V. Switchgrass Ukraine. Оverview of switchgrass research and guidelines. 2013. Wageningen UR. Food & Biobased Research. P. 26. URL: https://library.wur.nl/WebQuery/ wurpubs/444615
15. Кулик М. І., Рожко І. І. Урожайні властивості та посівні якості насіння проса прутоподібного залежно від умов вирощування. Вісник Полтавської державної аграрної академії. 2018. №. 2. С. 78 – 84
16. Gumentyk M. Ya., Chernysky V. V., Gumentyk V. M., Kharytonov M. M. Technology for two switchgrass morphotypes growing in the conditions of ukraine’s forest steppe zone. INMATEH-Agricultural Engineering. 2020. Vol. 61, № 2. P. 71 – 76. https://doi.org/10.35633/ inmateh-61-08
17. Недільська У. І. Ріст, розвиток та урожайність проса прутоподібного (світчграсу). Таврійський науковий вісник № 118. 2021. С. 133 ‒ 137. DOI https://doi. org/10.32851/2226-0099.2021.118.16
18. Скачок Л. М., Потапенко Л. В., Горбаченко Н. І. Вплив систем удобрення і мікробних препаратів на продуктивність біоенергетичних культур. Сільськогосподарська мікробіологія. 2018. Вип. 28. С. 70 ‒ 76 https://doi. org/10.35868/1997-3004.28.70-76
19. Кулик М. І., Рожко І. І., Білявська Л. Г. Мінливість елементів продуктивності та врожайність насіння проса прутоподібного залежно від сорту. Таврійський науковий вісник. 2022. Вип. 125. C. 63 – 72. DOI: https://doi.org/10.32851/2226-0099.2022.125.9
20. Кулик М. І., Рожко І. І., Сиплива Н. О., Божок Ю. О. Агробіологічні особливості формування врожайності та якості насіння проса прутоподібного. Вісник аграр- ної науки Причорномор’я. 2019. Вип. 4 С. 51 – 60.
21. Brejda J. J., Brown J. R., Wyman G. W., Schumaher W. K. Management of switchgrass for forage and seed production. J. Range Manage. 1994. Vol. 47. P. 22 – 27. 22. Kassel P. C., Mullen R. E., Bailey T. B. Seed yield response of three switchgrass cultivars for different management practices. Agronomy Journal. 1985. Vol. 77. Iss. 2. Р. 214 – 218. URL:https://doi.org/10.2134/agr onj1985.00021962007700020010x
23. Green J. C., Bransby D. I. Effects of seed size on germination and seedling growth of Alamo switchgrass. Soc. for Range Managemen., Denver, 1995. Vol. 1. Р. 183 ‒ 184.
24. Greg A. Houseal. Native Seed Production Manual. Iowa Ecotype Project, Tallgrass Prairie Center’s, University of Northern Iowa. 2007. Р. 70 ‒ 71. https://www. tallgrassprairiecenter.org/sites/default/files/pdfs/native_ seed_production_manual.pdf
25. Роїк М. В., Рахметов Д. Б., Гончаренко С. М. Методика проведення експертизи сортів проса прутоподібного (Panicum virgatum L.) на відмінність, однорідність і стабільність. К., 2014. С. 637 – 651.
26. Кулик М. І., Рахметов Д. Б., Курило В. Л. Методика проведення польових та лабораторних досліджень з просом прутоподібним (Panicum virgatum L.). Полтава : РВВ ПДАА, 2017. 24 с.
27. Курило В. Л., Ганженко О. М., Гументик М. Я., Гончарук Г. С., Смірних В. М., Горобець А. М., Каськів В. В., Мандровська С. М., Максименко О. В. Методичні рекомендації з проведення основного та передпосівного обробітків ґрунту і сівби проса лозовидного. ІБКіЦБ НААН. К. 2012. С. 28
28. Кulyk М., Elbersen W. Methods of calculation productivity phytomass of switchgrass in Ukraine. Poltava. 2012. Р. 10
29. Ушкаренко В. А., Нікішенко В. Л., Голобородько С. П., Коковіхін С. В. Дисперсійний і кореляційний аналіз у землеробстві і рослинництві: навчальний посібник. Херсон: Айлант, 2008. С. 272
30. Статистичний аналіз агрономічних досліджень даних в пакеті Statistica 6.0: методичні вказівки / уклад.: Е. Р. Ермантраут, О. І. Присяжнюк, І. Л. Шевченко. Полтава: Поліграф Консалтинг, 2007. 55 с.
