Содержание к диссертации
Введение
ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПО ВЫШЕНИЮ УРОЖАЙНОСТИ КУКУРУЗЫ (обзор литературы) 7
1.1. Биологические особенности роста и развития кукурузы 7
1.2. Роль густоты стояния и способов посева при возделывании кукурузы 13
1.3. Применение гербицидов на посевах кукурузы 22
2. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ 32
2.1. Схема и методика проведения опытов 32
2.2. Технология 34
2.3. Наблюдения, анализы, учеты 35
2.4. Характеристика почв 38
2.5. Погодно-климатические условия 40
3. ВЛИЯНИЕ ГУСТОТЫ СТОЯНИЯ И СПОСОБОВ ПОСЕВА НА УСЛОВИЯ ПРОИЗРАСТАНИЯ РАСТЕНИЙ КУКУРУЗЫ 48
3.1. Влагообеспеченность и водопотребление растений кукурузы при различной густоте стояния 48
3.2. Пищевой режим почвы 53
3.3. Фитосанитарное состояние посевов кукурузы 59
4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ И КОРМОВЫХ ДОСТОИНСТВ КУКУРУЗЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГУСТОТЫ СТОЯНИЯ И СПОСОБОВ ПОСЕВА 64
4.1. Рост и развитие кукурузы 64
4.2. Фотосинтетическая деятельность посевов кукурузы 73
4.3. Особенности формирования урожайности зерна и его структуры 79
4.4. Кормовые достоинства кукурузы в зависимости от густоты стояния и способов посева 84
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАЗЛИЧНОЙ ГУСТОТЫ СТОЯНИЯ И СПОСОБОВ ПОСЕВА КУКУРУЗЫ 89
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 97
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ 99
ЛИТЕРАТУРА 100
ПРИЛОЖЕНИЯ 116
- Биологические особенности роста и развития кукурузы
- Наблюдения, анализы, учеты
- Влагообеспеченность и водопотребление растений кукурузы при различной густоте стояния
Введение к работе
Актуальность темы. Ростовская область - крупнейшая сельскохозяйственная область России, природно-климатические условия которой очень разнообразны. Она является одним из основных регионов по производству зерна и животноводческой продукции. При этом животноводческая отрасль очень нуждается в полноценных кормах.
В условиях Дона источником увеличения валовых сборов фуражного зерна является кукуруза. Ежегодно посевы кукурузы на зерно, силос и зеленый корм составляют 800 тыс. - 1 млн. гектаров.
Уровень и качество заготовляемых кормов в значительной мере зависят от внедрения в производство новых высокоурожайных сортов и гибридов, применения научно обоснованной технологии их возделывания.
В последние годы появились новые гибриды с эректоидным расположением листьев, однако при выращивании кукурузы на зерно специалисты сельского хозяйства в настоящее время ориентируются на рекомендации, разработанные для районированных отечественных гибридов, так как научных разработок по технологии возделывания новых гибридов недостаточно.
Поэтому большую актуальность приобретают исследования, направленные на разработку элементов интенсивной технологии возделывания кукурузы с учетом морфологических и биологических особенностей гибридов нового поколения в соответствии с их целевым назначением. Таких как густота стояния и способов посева для конкретных почвенно-климатических условий зоны.
Цель и задачи исследований. Целью исследований было изучение особенностей формирования урожая и качества зерна нового поколения сред-неранних гибридов кукурузы с эректоидным расположением листьев в зависимости от густоты стояния и способов посева на черноземах обыкновенных Ростовской области. В процессе исследований решены следующие задачи:
Материалы диссертационной работы ежегодно докладывались на кафедре растениеводства Дон ГАУ, научно-практических конференциях: 2002 (Всероссийский научно-исследовательский институт сорго и других зерновых культур), 2003 (Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия). Проведена производственная проверка и внедрение разработок в хозяйствах южной зоны области: ОАО «Сорго» и ГУП ОПХ «Экспериментальное» Зерноградского района). По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 139 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу и 9 рисунков, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, списка литературы. Библиографический список включает 185 источников, в т.ч. 12 работ иностранных авторов.
Диссертационная работа подготовлена на основании материалов исследований, проведенных самостоятельно на полях крестьянско-фермерского хозяйства «Тарпан» Зерноградского района Ростовской области.
Основные положения, выносимые на защиту:
Особенности роста и развития, урожайность и качество зерна кукурузы в зависимости от густоты стояния и способов посева.
Влияние густоты стояния растений на водный и пищевой режим почвы, фитосанитарное состояние и фотосинтетическую деятельность посевов нового среднераннего гибрида кукурузы Караибе с эректоидным расположением листьев.
Биоэнергетическая и экономическая оценка результатов исследований.
Определена зависимость формирования урожая кукурузы от влаго-обеспеченности почвы.
Изучена зависимость формирования урожая кукурузы от содержания питательных веществ в почве при различной густоте стояния.
Установлена засоренность посевов в зависимости от густоты стояния и способов посева.
Выявлены особенности роста и развития кукурузы в зависимости от густоты стояния и способов посева на рост и развитие кукурузы.
Установлена чистая продуктивность фотосинтеза кукурузы.
Изучена динамика формирования сухой массы кукурузы.
Определена урожайность зерна и элемент его структуры при различной густоте стояния и способах посева кукурузы.
Определены кормовые достоинства кукурузы в зависимости от влияния густоты стояния и способов посева на кормовые достоинства.
Дана экономическая и биоэнергетическая оценка возделывания среднераннего гибрида кукурузы в зависимости от густоты стояния и способов посева.
Новизна исследований. Впервые на черноземах обыкновенных в условиях неустойчивого увлажнения Ростовской области изучены во взаимосвязи роль густоты стояния и способов посева нового среднераннего гибрида кукурузы Караибе* с учетом биологических и хозяйственных особенностей.
Практическая ценность и реализация результатов исследований. Результаты исследований, проведенные на полях крестьянско-фермерского хозяйства «Тарпан» Зерноградского района позволяют рекомендовать производству оптимальную густоту стояния и способы посева при возделывании нового среднераннего гибрида кукурузы, обеспечивающего максимальную экономическую и биоэнергетическую эффективность.
Наблюдения, анализы, учеты
Кукуруза - одна из самых высокоурожайных и распространенных в мире культур универсального использования. Ее зерно идет на производство комбикормов и пищевых продуктов: муки, крупы, хлопьев, кукурузных палочек и т.д.
Ее используют для получения масла, крахмала, сахара, спирта и других видов промышленной продукции. Кукуруза очень широко используется при кормлении крупного рогатого скота в виде концентратов и сочных кормов (Г.Е. Шмараем, 1975; B.C. Шевелуха, 1986; B.C. Циков, Л.Н. Матюха, 1989).
В мировом производстве зерна 32,6 % приходится на кукурузу (600,4), рис (586,5), пшеницу (583,6) и ячмень (130 млн. тонн). Они дают основное количество калорий, белка, лизина в валовом производстве (В.Г. Рядчи-ков,2002).
Потребность России в кукурузном зерне составляет около 4 млн. тонн, при этом его фактическое производство никогда не превышало этот показатель, а в последние годы снизилось до 0,8-2,7 млн. тонн. Поэтому необходимо дальнейшее расширение посевов кукурузы для зерновых целей, а также повышение ее урожайности. По данным ВНИИ кукурузы к 2005 году в стране нужно иметь не менее 900 тыс. гектаров, а в перспективе целесообразно достичь 1,3-1,4 млн. га кукурузы на зерно (B.C. Сотченко, Л.И. Мусорина, 2002).
При этом около 80 % посевов кукурузы в нашей стране размещается в районах недостаточного и неустойчивого увлажнения (И.Н. Соляник и др., 1999). В условиях нашей области возделывание кукурузы позволяет получать как высококачественное зерно используемое на фураж, продовольственные и технические цели, так и сочные корма. В структуре посевных площадей среди зерновых культур она занимает третье место после озимой пшеницы и ячменя, а среди кормовых культур - ведущее. Из нее заготавливают 75-80 % силоса (Агаджанян Г.А., 1978).
Зерно кукурузы отличается высокими кормовыми достоинствами. В нем содержится примерно 14-15 % воды; 10,5-13,5 % - белков; 66 % безазотистых экстрактивных веществ; 6,5 % жира; 1,5 % золы; 2,5 % клетчатки, а также витамины (Подгорный П.И., 1963). Питательная ценность 1 кг зерна соответствует 1,34 корм.ед. В составе ее зеленой массы 12 % сахара, много каротина и витамина С.
При изучении химического состава кукурузы установлено, что в отдельных частях зерновки накапливается разное количество питательных веществ. Так, крахмал сконцентрирован в эндосперме, а белок, сахар и масло в зародыше (М.И. Смирнова-Иконникова, Ф.Ф. Парамонов, 1963).
Химический состав зерна кукурузы зависит от сортовых особенностей и зоны возделывания. В зерне выращенном в зоне черноземов было больше на 10 % сырого протена и на 17 % сырого жира, чем в зоне светло-каштановых почв. Клетчатка накапливалась на светло-каштановых почвах (Г.А. Медведев, Д.В. Ефанов, С.Д. Шадрин, 2001).
Семена кукурузы начинают прорастать при температуре не ниже 8С, а всходы появляются при 10-12С. При пониженной температуре корневая система растения слабо использует питательные вещества почвы. По мере повышения темперутары рост кукурузы усиливается, особенно при 20-27С. Заморозки весной повреждают всходы, а осенью листья. При этом весенние заморозки эта культура переносит легче, чем осенние (А.А. Мухин, 1984).
На протяжении всего периода вегетации кукуруза требовательна к повышенному температурному режиму. Однако, во время цветения, при высо 9 кой температуре ( 32С) и низкой влажности воздуха ( 30 %), пыльца высыхает и теряет свою способность к оплодотворению. В результате этого в початках кукурузы наблюдается череззерница и резко снижается урожайность (Ф.М. Куперман, 1977).
Кукуруза - это светолюбивое растение. Особенно требовательна она к освещению в молодом возрасте в течение первых 30-40 дней от всходов. Поэтому загущенность, а также засоренность посевов неблагоприятно отражаются на росте и развитии растений.
Наибольшая величина фотосинтетического потенциала отмечается в фазу цветения до молочной спелости, к этому времени площадь листьев достигает своей максимальной величины. Наибольший прирост сухой массы отмечен к фазе цветения, причем при увеличении густоты стояния в сравнении с оптимальной накопление сухой массы снижалось (Г.П. Устенко, 1963; А.А. Запорожченко, 1978).
Среди факторов жизнедеятельности растений кукурузы воде принадлежит важнейшее место. Она, наряду с другими факторами, одна из определяющих величину продуктивности растений (Т.Р. Толорая, В.П. Малока-нова, 2001). В условиях хорошего водоснабжения листья кукурузы, имеют глянцевато-зеленую окраску, способны противостоять перегреву и сохранять высокую продуктивность. При ограниченных запасах влаги в почве листья становятся светло-зелеными, жесткими и узкими. Оптимальные условия увлажнения складываются, когда влажность в корнеобитаемом слое почвы поддерживается на уровне 75-80 % полевой влагоемкости. Однако наибольшее потребление влаги приходится на период образования наибольшего количества органического вещества, т.е. в фазу начала налива зерна. Поэтому для получения высоких и устойчивых урожаев в нашей зоне неустойчивого и недостаточного увлажнения (при годовых осадках 400-500 мм) необходимо-применять весь комплекс агротехнических мероприятий направленных на накопление и сохранение влаги в почве. Кукуруза, как очень высокопродук 10 тивная культура, потребляет в 1,5 раза больше питательных веществ, чем озимая пшеница и другие зерновые культуры. С урожаем зерна 5-7 т/га, она выносит азота 155-217 кг; фосфора 68-82 кг и калия 157-220 кг с 1 га (А.С. Залужский, Г.М. Куценко, 1983). По многолетним данным, в условиях Зерно-градского района она расходует на 1 тонну зерна и соответствующего количества побочной продукции азота - 27, фосфора - 10 и калия 24 кг, а при возделывании на силос соответственно: 6,3, 1,9 и 2,9 кг (Л.П. Бельтюков, А.А. Гриценко, 1993). В течение вегетации эти вещества потребляются неравномерно и достигают максимума в фазу цветения.
Характер и интенсивность поступления NPK по фазам развития зависит от скороспелости гибрида. По обобщенным данным к фазе молочно-восковой спелости зерна кукуруза накапливает азота 92 %, калия 93 % и фосфора 70 % от максимума (Е.В. Агафонов, А.А. Батаков, 2002).
В наибольшем количестве азот накапливается в растении до фазы выметывания метелки; после цветения поступление его несколько снижается и остается относительно высоким до восковой спелости зерна, после чего резко прекращается. Данная особенность требует создания таких условий в почве, которые необходимы для поддержания процессов нитрификации в активном состоянии, т.е. почва должна быть рыхлой и хорошо аэрируемая, на что указывают и зарубежные авторы ( Е. Wolny, 1985).
Фосфор в отличии от азота поступает в растение в значительно меньших количествах, медленнее и равномернее вплоть до восковой спелости, причем наибольшее поступление его отмечается в фазу выметывания метелки. Улучшение воздушного режима почвы также способствует ускоренному переходу труднодоступных соединений фосфора в подвижные его формы. К концу вегетации основная часть фосфора растений (85-90 %) накапливается в зерне.
Калий интенсивно накапливается в растении за 10-15 дней до выметывания метелки и полностью прекращает поступать уже в фазе цветения. К концу вегетации значительная часть его вымывается из растения осадками или обильными росами при разной смене дневных и ночных температур.
В начале вегетации рост кукурузы проходит значительно медленнее, чем у других зерновых культур. Наиболее интенсивное накопление сухого вещества происходит в фазе цветения. С начала формирования зерна в стеблях, а в фазе молочно-восковой спелости и в листьях прекращается накопление сухого вещества и питательные элементы из почвы и вегетативных органов начинают усиленно поступать в репродуктивные органы. Азот используется повторно после разрушения белковых соединений в стеблях и листьях. Вместе с азотом в початок перемещается также и часть калия. Фосфор более равномерно распределяется в растении и перемещение его из вегетативных органов в репродуктивные происходит позже, чем азота
Наблюдения, анализы, учеты
Для выяснения реакции растений кукурузы на условия выращивания, полевой опыт сопровождался сопутствующими наблюдениями и исследованиями:
1. Фенологические наблюдения проводили по всей схеме опыта
(Ю.А. Роговский, B.C. Ролев «Методика государственного сортоиспытания
сельскохозяйственных культур», 1991). Отмечались следующие фазы разви
тия гибридов кукурузы:
- начало всходов;
- полные всходы;
- 5-7 лист;
- 9-11 лист;
- выметывание;
- появление женских соцветий (нитей);
- цветение метелок;
- молочная спелость;
- восковая и молочная спелость;
- полная спелость.
2. Подсчет густоты стояния растений проводились в фазу 5-7 листьев, и перед уборкой.
3. Учеты сорняков проводили: на вариантах с применением 2,4 Д аминной соли через две недели после обработки; на вариантах, где вносился почвенный гербицид харнес, учеты сорняков проводили дважды через 30 дней после внесения гербицида и после уборки кукурузы (Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами: М., 1987).
4. Высоту растений измеряли в период 5-7 листев, выметывания, восковой спелости в двух несмежных повторностях по 50 растений в каждом повторении. Площадь листовой поверхности вычисляли по методу определения геометрических фигур с коэффициентом поправки (Ю.И. Чирков, 1969) в перечисленные выше фазы на 15 типичных и постоянных растений кукурузы, путем замера листовых пластинок и расчета по формуле:
Sn - Scp х К, где Scp - площадь простой геометрической фигуры (длина и ширина), в см ;
К- поправочный коэффициент (0,75), который отражает среднее отклонение действительной конфигурации листа от простой геометрической фигуры.
5. Показатели фотосинтетической деятельности рассчитывались по «Методическим указаниям по учету и контролю важнейших показателей процессов фотосинтетической деятельности растений в посева» (1969). Показатель чистой продуктивности фотосинтеза (Фч.п.) определяли по формуле: чп Л]+Л2хП де Ф. Ч.п. - чистая продуктивность фотосинтеза, г/см в сутки; Bi и В2 - вес сухой массы растений с 1 м в начале и в конце учитываемого промежутка времени (П); Л] и Л2 - средняя площадь листьев растений с той же площади в начале и в конце того же промежутка времени.
6. Влажность почвы определяли термовесовым методом с высушиванием пробы до постоянной массы при температуре 105С. Пробы отбирали буром Некрасова послойно, через каждые 10 см до глубины 100 см с двух не смежных повторений опыта, по три скважины на делянке. Для перевода со держания влаги в почве, выраженной в процентах к абсолютно сухой навеске в миллиметры водяного слоя, использовали формулу: 100 где W06 = общий запас влаги, мм; Р - влажность почвы, %; d - объемный вес почвы, г/см3; h - толщина почвенного слоя, см. Запас продуктивной влаги в почве определяли путем вычитания из общего запаса влаги мертвого запаса влаги.
7. Для агрохимического анализа почву отбирали в те же сроки и в тех же вариантах, что и влажность почвы. Анализу подвергали средние пробы почвы, составленные из образцов, взятых из трех скважин на делянке в двух несмежных повторностях на глубину 0-50 см через 10 см. В воздушно сухих почвенных образцах определяли нитратный азот по Замятиной (ионоселективным методом), подвижный фосфор и обменный калий по Мачигину.
8. Растительные образцы для определения прироста сырой и сухой массы отбирали в те же сроки и на тех же вариантах, что и почву по 10 рас тений в двух несмежных повторностях на специальных площадках.
9. Пробы зерна для анализа отбирались из средних образцов, взятых при уборке урожая с делянки. Кроме N, Р и К в зерне определялись: сырой протеин, жир, крахмал, БЭВ, клетчатка. Проводилась оценка кормовых достоинств зерна («Руководство по анализу кормов», 1982). Использовались коэффициенты переваримости (ТоммэМ.В., 1964).
10. Влажность зерна определяли на влагомере «Трансгигро». Массу 1000 зерен определяли по методике ГОСТ 10842-76.
11. Структуру урожая определяли по двадцати типичным початкам. При этом определяли: длину, диаметр и массу початка, массу стержня, массу воздушно-сухого зерна с початка, число рядов и количество зерен в ряду. 11. Полегаемость растений по методике Госортоиспытания (1989). Полеглыми следует считать те растения, главный стебель которых наклонен ниже 45 к поверхности почвы. Початок считается пониклым, если угол наклона его по отношению к стеблю превышает 90 , т.е. верхушка початка находится ближе к земле, чем основание.
12. Уборка и учет урожая. Перед уборкой урожая определяли размеры выключек, фактическую густоту стояния, учетную площадь делянки. Урожай учитывался методом сплошной уборки вручную с последующим взвешиванием с каждой делянки. Для определения процента выхода зерна, массы 1000 зерен и химического состава с каждой делянки отбирали по две пробы - 5-8 кг.
13. Экономическую и биоэнергетическую оценку изучаемых вариантов опыта проводили согласно существующих методических указаний.
Влагообеспеченность и водопотребление растений кукурузы при различной густоте стояния
Водный режим почвы зависит от количества осадков, температуры и влажности воздуха, радиационного баланса и других агрометеорологических условий.
Для динамики водного режима почвы черноземов области характерны два периода: осенне-весеннее накопление влаги и летнее иссушение. Черноземы способны накапливать значительные запасы влаги при промачивании их на глубину 1,5-2 м.
В условиях Ростовской области накопление влаги в почве начинается в октябре-ноябре и продолжается в зимний (при теплой зиме) и весенний периоды. Максимальные запасы влаги в почве отмечаются весной (конец марта - начало апреля). Недостаток влаги в почве в мае-июне при высоких температурах и сухих ветрах является основной причиной снижения урожайности зерновых культур. Важнейшим агротехническим приемом, который в определенной степени определяет уровень влагообеспеченности растений кукурузы, является оптимальная густота стояния.
Изучение водного режима почвы под кукурузой в зависимости от густоты стояния проведено нами в контрольном варианте посева кукурузы с междурядьями 70 см. + двух междурядных культивации.
В наших опытах запасы продуктивной влаги под кукурузой зависели от количества выпавших осадков, фазы развития растений и густоты стояния (табл. 3.1, рис. 4, 5, приложение 1).
В условиях 2000 года запасы продуктивной влаги в фазу всходов в метровом слое почвы были наибольшими и составили 132,2-132,7 мм, в 2001 году они были меньше - 114,3-122,7 мм, а самые низкие 95,2-101,2 мм отмечались в 2002 году. В этот период значительной разницы в количестве влаги между различными густотами стояния растений не отмечалось, так как в этот период растения кукурузы имели небольшой вес надземной массы, и разницы в усвоении влаги ими не наблюдалось.
В среднем за годы исследований, по мере роста и развития растений запасы продуктивной влаги снижались и к фазе выметывания они составили 43,3-53,4 мм по сравнению с фазой всходы - 115,1 - 118,7 мм. Особенно резко они снизились к этой фазе в засушливом 2001 году до 7,4-20,3 мм, что отрицательно сказалось на формирование урожайности кукурузы в этом рицательно сказалось на формирование урожайности кукурузы в этом году, как это будет показано далее. К фазе полной спелости было отмечено повышение влажности в 2000 году до 72,6-86,8 мм и в 2001 году до 24,9-36,7 мм за счет выпавших осадков в этот период. Необходимо отметить, что с повышением густоты стояния растений кукурузы во все годы проведения опытов количество продуктивной влаги в метровом слое почвы снижалось из-за большего расхода ее на развитие большего количества растений на 1 га.
Налив и созревание зерна в наиболее благоприятных условиях проходили во влажном 2000 году, что положительно отразилось на уровне урожайности гибрида Караибе в этом году.
Нашими исследованиями установлена достоверная связь между запасами продуктивной влаги в метровом слое почвы и урожайностью зерновой кукурузы. Причем эта связь более тесная в поздние фазы развития растений, когда часто отмечается недостаток влаги в почве. Так, коэффициент корреляции урожайности с запасами влаги в фазу всходов составил (г = 0,16), а в фазу выметывания (г = 0,75).
Установлено, что оптимальная густота стояния растений кукурузы не только способствует повышению урожайности, но и более экономному расходу почвенной влаги на формирование урожая (табл. 3.2).
Создавая оптимальную густоту стояния можно значительно поднять полноту и хозяйственную эффективность использования влаги - важнейшего фактора, определяющего величину урожая кукурузы в наших почвенно-климатических условиях.
В наших опытах расход влаги зависел от погодных условий и густоты стояния растений. Наибольший расход влаги во всех вариантах опыта был отмечен в засушливом 2001 году - 1165-1485 т. Во влажном, 2000 году он был ниже в 2 раза. Вторым по значению фактором определяющим расход влаги на 1 т зерна кукурузы является густота стояния. В среднем за три года исследований в варианте посева кукурузы с междурядьями 70 см + междурядные культивации и густоте стояния 50 тыс/га расход влаги составил 1034 т. В вариантах с густотой стояния 70 тыс/га он сократился до 856 т или на 21 %. Это свидетельствует о более экономном расходе влаги на формирование урожайности при оптимальной густоте стояния растений кукурузы.
