Содержание к диссертации
Введение
1 Абиотические и эдафические особенности лесостепи Среднего Поволжья
2 Условия, объекты и методика проведения исследований 24
2.1 Место и условия проведения исследований 24
2.2 Методика, объекты исследований и схемы опытов 27
2.3 Методы полевых и лабораторных исследований 32 .
3 Агрометеорологические условия формирования высокопродуктивных агроценозов гибридов кукурузы 45 56
3.1 Влияние температурного режима и количества осадков на урожайность кукурузы
3.2 Формирование урожайности кукурузы в зависимости от количества осадков за период вегетации
3.3 Влияние гидротермических условий периода вегетации на урожайность гибридов кукурузы различных групп спелости
3.4 Формирование урожайности агроценозов кукурузы в зависимости от количества доступной влаги
4. Отзывчивость гибридов кукурузы различных групп спелости на орошение
4.1 Влияние орошения на биометрические показатели кукурузы 62
4.2 Орошение и урожайность гибридов кукурузы различных групп спелости
4.3 Влияние орошения на кормовые достоинства кукурузы 67
4.4 Влияние орошения на зерновую продуктивность кукурузы 69
5. Оптимизация густоты стояния гибридов кукурузы различных групп спелости в зависимости от условий выращивания
5.1 Биометрические показатели гибридов кукурузы в зависимости от густоты стояния и орошения
5.2 Продуктивность различных гибридов кукурузы в зависимости от густоты стояния и условий возделывания 79
Водопотребление и его составляющие в посевах кукурузы 89
Кормовые достоинства различных гибридов кукурузы в зависимости от густоты стояния растении и орошения
Зерновая продуктивность гибридов кукурузы в зависимости от густоты стояния растении и орошения
Формирование оптимальной густоты стояния кукурузы в зависимости от нормы высева семян
1. Зависимость густоты стояния растений от нормы высева семян кукурузы
2.. Норма высева семян как фактор продуктивности кукурузы 109
3. Норма высева семян и кормовые достоинства кукурузы 114
Роль систем удобрения в формировании высокопродуктивных агроценозов кукурузы
Продуктивность гибридов кукурузы различных групп спе лости при применении минеральных удобрении
1. Условия питания и использование влаги кукурузой 130
2. Влияние минеральных удобрений на биометрические пока затели кукурузы
3. Влияние минеральных удобрений на урожайность и качест во кукурузы
Влияние различных систем удобрения на урожайность кукурузы и элементы плодородия чернозема выщелоченного
1. Гумусное состояние чернозема выщелоченного 142
2. Агрофизические свойства чернозема выщелоченного 146
3. Агрохимические свойства чернозема выщелоченного 152
4. Влияние различных систем удобрения на урожайность и качество кукурузы
Использование органических и минеральных удобрений под кормовые культуры на дерново-подзолистых почвах
7.1 Продуктивность кормовых культур в зависимости от доз органических и минеральных удобрений
7.2 Химический состав кормовых культур 181
7.3 Содержание микроэлементов в кормовых культурах 191
7.4 Пищевой режим дерново-подзолистой почвы при длительном применении удобрений
7.5 Влияние бесподстилочного навоза на биологическую активность дерново-подзолистой почвы 243
8. Биологические и физические аспекты регулирования про дуктивности кормовых культур
8.1 Влияние бактериальных удобрений на урожайность и качество кормовых культур
8.2 Влияние электромагнитного поля сверхвысокой частоты на продуктивность кукурузы
266
9. Энергетическая и экономическая эффективность возделыва ния кормовых культур
Выводы 285
Предложения производству 289
Литература
- Методика, объекты исследований и схемы опытов
- Влияние гидротермических условий периода вегетации на урожайность гибридов кукурузы различных групп спелости
- Орошение и урожайность гибридов кукурузы различных групп спелости
- Влияние минеральных удобрений на урожайность и качест во кукурузы
Введение к работе
Актуальность исследований. Одной из важнейших проблем сельского хозяйства является увеличение производства кормов, улучшение их качества и энергонасыщенности. Обеспечение животноводства кормами составляет 60-70% годовой потребности, что является сдерживающим фактором роста продуктивности животноводства.
При ограниченном применении техногенных средств повышения плодородия почвы и увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур важную роль приобретает возделывание сортов и гибридов, устойчивых к абиотическим и биотическим стрессам (А.А.Жученко, 1990). В связи с этим важное значение имеет организация адаптивного кормопроизводства, предусматривающего создание высокопродуктивных агроценозов, которые наиболее полно используют биоклиматические ресурсы региона, разработка ресурсосберегающих технологий, использование экологически чистых биологических и физических факторов. Важным элементом современных технологий производства сельскохозяйственных культур становятся биопрепараты ассоциативной группы на основе ризосферных бактерий.
Получение стабильных урожаев сельскохозяйственных культур с высокими показателями качества возможно при устранении лимитирующих факторов плодородия почв. В последние годы отмечается тенденция роста деградации многих почвенных свойств и режимов: снижение содержания и ухудшение качественного состояния гумуса; сокращение количества подвижных форм элементов питания; происходит ухудшение состава и свойств почвенно-поглощающего комплекса; отмечаются негативные тенденции в агрофизических и водно - физических свойствах почв. Поэтому важнейшим аспектом регулирования продуктивности сельскохозяйственных культур является устранение негативных проявлений агрогенного воздействия на свойства почвы путем орошения и улучшения условий питания с сохранением почвенного плодородия, применения биологических мелиорантов.
Цель и задачи исследований. Цель исследований - обоснование теоретических положений и разработка практических приёмов оценки и подбора гибридов кукурузы, совершенствование их технологии возделывания для формирования высокопродуктивных агрофитоценозов в условиях богары и орошения, при использовании органических, минеральных и бактериальных удобрений и факторов физической природы.
Для осуществления поставленной цели решались следующие задачи:
определить роль агрометеорологических условий и выявить лимитирующие факторы, ограничивающие реализацию потенциальной продуктивности гибридов кукурузы различных групп спелости;
разработать агротехнические приёмы повышения продуктивности кормовых культур и качества кормов (подбор гибридов кукурузы, густота стояния, система удобрения и орошение);
разработать математические модели взаимосвязи урожайности зелёной массы кукурузы и сбора переваримого протеина с основными показателями почвенного плодородия;
установить оптимальный режим предпосевной обработки семян кукурузы электромагнитным полем СВЧ;
определить степень влияния различных систем удобрения, известкования и биомелиорантов на водно-физические, агрохимические и физико-химические свойства почвы;
изучить микробиологическую активность дерново-подзолистой почвы при длительном применении бесподстилочного навоза;
биоэнергетическая и экономическая оценка технологий возделывания кормовых культур.
Научная новизна. Применительно к условиям лесостепи Среднего Поволжья на основе учёта агрометеорологических условий и биологических особенностей кукурузы дано теоретическое обоснование формирования высокопродуктивных агрофитоценозов кормовых культур на уровне 8,4-12,6 т кормовых единиц с 1 га. Установлены оптимальные параметры густоты стояния растений в зависимости от скороспелости гибрида кукурузы и условий влагообеспеченности.
Выявлено влияние различных систем удобрения на плодородие почв.
Разработана математическая модель взаимосвязи параметров почвенного плодородия с продуктивностью кукурузы.
Определён оптимальный режим предпосевной обработки семян кукурузы электромагнитным полем СВЧ.
Установлены эффективные, экологически безопасные дозы бесподстилочного навоза в кормовом севообороте при возделывании кукурузы на дерново-подзолистой почве.
Дана агроэнергетическая и экономическая оценка технологий возделывания кормовых культур.
Основные положения, выносимые на защиту:
агрометеорологические условия и лимитирующие абиотические и эдафические факторы, ограничивающие реализацию потенциальной продуктивности гибридов кукурузы различных групп спелости;
адаптивные ресурсосберегающие технологии создания высокопродуктивных агроценозов гибридов кукурузы различных групп спелости при оптимизации условий минерального питания и влагообеспеченности на чернозёмах выщелоченных, тёмно-серых лесных и дерново-подзолистых почвах;
эффективные, экологически безопасные системы удобрения, обеспечивающие максимальную продуктивность кормовых культур и сохранение почвенного плодородия;
моделирование формирования высокопродуктивных агрофитоценозов кукурузы с повышенной питательной ценностью;
оптимальный режим предпосевной обработки семян кукурузы электромагнитным полем СВЧ;
агроэнергетическая и экономическая оценка технологий возделывания кормовых культур.
Практическая значимость. На основании проведённых исследований рекомендовано производству для получения высоких сборов кормовых единиц и зерна выращивать раннеспелые и среднеранние гибриды кукурузы, наиболее полно использующие почвенно-климатические условия региона.
Определена оптимальная густота стояния гибридов кукурузы различных групп спелости при возделывании на богаре и орошении.
В условиях неустойчивого увлажнения важным приёмом повышения продуктивности кукурузы является орошение с оросительной нормой 1000-1500м3/га.
Разработаны и апробированы в производстве адаптивные ресурсосберегающие технологии возделывания кормовых культур, обеспечивающие получение 8,4-12,6 т/га кормовых единиц, 380-512 кг/га протеина и 9,9-11,0 МДж обменной энергии в 1 кг сухого вещества.
Показана высокая эффективность экологически чистых низкозатратных приёмов предпосевной обработки семян бактериальными удобрениями и стимуляции электромагнитным полем СВЧ в режиме 40 и 50 с, продуктивность кукурузы при этом повышается на 10,1-24,6%.
Установлены эффективные и экологически безопасные дозы бесподстилочного навоза при возделывании кукурузы в кормовом севообороте на дерново-подзолистой почве (350-400 кг/га азота).
Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» «Разработка и совершенствование энергосберегающих экологически чистых технологий возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Среднего Поволжья».
Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку в хозяйствах Московской, Пензенской области. Они вошли в: рабочую тетрадь и методические указания для лабораторных работ по программированию урожаев сельскохозяйственных культур (1989), Методические рекомендации «Дозы и сроки внесения бесподстилочного навоза» (Москва,1990), учебное пособие «Сортовое и видовое разнообразие кормовых культур» (Пенза,1993), Методические указания для выполнения лабораторных заданий по семеноведению (1993), Рекомендации по предпосевной обработке семян сельскохозяйственных культур электромагнитным полем СВЧ (Пенза,1998), Краткий справочник агронома (Пенза,2002), используются в учебном процессе при изучении специальных дисциплин.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации были доложены на Международных, Всероссийских и региональных научных и научно-практических конференциях: Ташкент,1985; Москва,1985-1987,2007; Алма-Ата,1989; Волгоград,1989; Смоленск,2002; Саратов,2004; Ульяновск,2004,2006; Пенза,1990-2007.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 341 странице компьютерного текста, состоит из введения, 9 глав, выводов, экспериментальный материал приведён в 83 таблицах, 61рисунке, 66 приложениях. Список литературы включает 541 наименование, в том числе 47 на иностранных языках.
Экспериментальная работа проводилась в учебно-опытном хозяйстве Пензенской государственной сельскохозяйственной академии, которое расположено в Вадинско-Мокшанской агропочвенной зоне, на Центральной опытной станции ВНИИА (бывшая ВИУА) Московской области, Домодедовского района, часть опытов и производственная проверка проводились в хозяйствах Пензенской и Московской области.
Почвенный покров опытного участка, где проводилось сортоиспытание гибридов кукурузы различных групп спелости в богарных и орошаемых условиях, а также определялась оптимальная густота стояния растений в зависимости от условий выращивания, представлен темно-серыми лесными почвами тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Содержание гумуса в пахотном слое 2,3 %, подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) 40 мг/кг и 120 мг/кг почвы соответственно, рНксl – 5,1 – 5,4, Нг – 7,12 – 7,65 мг-экв/100 г почвы, общее количество поглощенных оснований 25,0 – 26,1 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями – 80,3 – 82,6%.
Опыт по формированию оптимальной густоты стояния кукурузы в зависимости от нормы высева семян размещался на чернозёме выщелоченном среднемощном тяжелосуглинистого гранулометрического состава со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса в пахотном слое 4,5 – 7,1 %, подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) 38 – 65 мг/кг почвы, 101 – 172 мг/кг соответственно, рНксl 5,1 – 5,3, Нг – 7,11 – 7,75 мг-экв/100г, степень насыщенности основаниями 81,3 – 82,8 %.
Изучение влияния минеральных удобрений на продуктивность гибридов различных групп спелости проводилось на чернозёме выщелоченном среднемощном тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Содержание гумуса в пахотном слое 5,5 – 7,1 %, подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) – 75 – 90 мг/кг и 103 – 137 мг/кг соответственно, рНксl 5,0 – 5,3, Нг 7,21 – 7,89 мг-экв/100 г, общее количество поглощенных оснований 28,4 – 37,0 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями 82,7 – 83,0%.
Исследования по изучению влияния различных систем удобрения, пожнивной сидерации и известкования на продуктивность кукурузы и плодородие почв проводили на чернозёме выщелоченном среднемощном тяжелосуглинистом со следующими агрохимическими показателями пахотного слоя: рНксl – 4,70 – 4,76, Нг – 7,60 – 7,90, степень насыщенности основаниями 74,0 – 79,5 %, содержание гумуса 6,36 – 6,80%, подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) 53,0 – 94,6 мг/кг и 92,0 – 134,0 мг/кг соответственно, N гидрол. (по Тюрину – Кононовой) – 7,05 – 13,60 мг/100г, общее количество поглощенных оснований 28,7 – 33,6 мг-экв/100 г почвы.
Почва опытного участка, где изучались возрастающие дозы бесподстилочного навоза, окультуренная дерново-подзолистая тяжелосуглинистая на тяжелом покровном суглинке со следующими агрохимическими показателями пахотного слоя перед закладкой опыта: гумус 1,90 – 2,24 %, общий азот 0,112 – 0,129%; подвижного фосфора и обменного калия (по Кирсанову) соответственно 111 – 176 и 112 – 148 мг/кг почвы; рНkcl – 5,1 – 5,7; гидролитическая кислотность –2,7-4,4 мг--экв/100г почвы; сумма поглощенных оснований 10,1-12,4 мг-экв/100г; степень насыщенности основаниями 71,4-82,0 %.
Опыты по изучению биологических и физических аспектов формирования продуктивности кукурузы закладывались на чернозёме выщелоченном среднемощном тяжелосуглинистого гранулометрического состава, содержание гумуса в пахотном слое 4,7 – 6,5 %, подвижного фосфора (по Чирикову) 8,1 – 11,3 мг/кг, обменного калия – 93 – 121 мг/кг почвы, рНксl 5,4 - 5,6, Нг – 6,73 – 7,12 мг-экв/100 г, общее количество поглощенных оснований 26,0 мг-экв/100г, степень насыщенности основаниями – 80,7 – 83,5%.
Центральные районы Нечерноземной зоны России характеризуются, как известно, достаточной (но неравномерной) обеспеченностью сельскохозяйственных культур влагой и умеренным температурным режимом. По данным метеопоста Центральной опытной станции ВНИИА среднемноголетнее количество осадков составляет 607 мм. Наиболее благоприятными для роста и развития растений были годы, когда за вегетационный период выпало достаточное количество осадков и распределение их по месяцам и декадам было равномерное (ГТК 0,9-1,3). Повышенным количеством осадков и пониженной температурой воздуха в весенне-летний период характеризовались 1976, 1978 и 1980 гг. Осадки в указанные годы имели ливневый характер.
В лесостепной зоне Среднего Поволжья реализация потенциальной урожайности сельскохозяйственных культур тесно связана с метеорологическими факторами, среди которых наряду с тепловым режимом важное значение имеет влагообеспеченность посевов.
В годы проведения исследований среднесуточная температура за вегетационный период колебалась от 15,1 до 20,6оС. Сумма положительных температур больше 10оС изменялась от 1614оС до 2324оС, сумма осадков за вегетацию – от 134,3 мм до 376,9 мм, гидротермический коэффициент (ГТК) от 0,6 до 2,0. 1986, 1988, 1995, 1996, 1998 годы были недостаточно увлажненные (ГТК < 0,9); 1991, 2001 годы – умеренно увлажненные (ГТК = 0,9 – 1,0). Остальные годы исследований характеризовались как достаточно увлажненные (ГТК > 1,0).
Решение основных поставленных задач осуществлялось постановкой и проведением многовариантных одно-, двух- и трехфакторных стационарных и краткосрочных полевых и модельных опытов.
Полевые опыты закладывали и проводили в соответствии с методическими указаниями Б.А. Доспехова (1979, 1989), Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1971), Методическими указаниями ВНИИ кукурузы (1960, 1967, 1980), Методическими указаниями по проведению длительных опытов Геосети с удобрениями (М., 1985) и других научных учреждений.
За годы исследований выполнены следующие опыты.
Опыт 1.Изучение продуктивности гибридов кукурузы различных групп спелости в зависимости от погодных условий и орошения (1985-1987 гг.).
Опыт 2. Изучение продуктивности разных по скороспелости гибридов кукурузы в зависимости от влагообеспеченности и густоты стояния растений 1985-1987гг.). Трехфакторный опыт закладывался по факториальной схеме методом расщепленных делянок в четыре яруса с частичной рендомизацией. На делянках первого порядка изучали разные по скороспелости гибриды, которые делились на делянки второго порядка, где размещали варианты густоты стояния растений, в зависимости от влагообеспеченности и назначения посева, 50, 60, 70, 80, 90 тыс./га.
Опыт 3. Определение оптимальной нормы высева семян раннеспелого гибрида кукурузы (1991-1994 гг.).
Опыт 4. Изучение влияния различных систем удобрения, сидерации и известкования на продуктивность кукурузы и плодородие чернозема выщелоченного. Исследования выполнены в условиях стационарного полевого двухфакторного опыта в севооборотах - зернопаропропашном, зернопропашном, зернотравянопропашном. Схема опыта (8х2)х4 со следующими факторами и градациями: фактор А – система удобрения: 1 -без удобрений (контроль); 2- органическая (8 т навоза на 1 га севооборотной пашни); 3- минеральная минимальная (N60P40K40); 4- навоз +NPKмин; 5- навоз + NPKмин+ пожнивный сидерат; 6- минеральная максимальная (N150P120K120); 7- навоз 8 т/га + NPKмах; 8- NPKмах + пожнивный сидерат (Дозы минеральных удобрений приведены под кукурузу). Фактор Б – известкование: 1- без известкования (Са 0); 2- известкование по 1,0 Нг (Са 1,0). Известкование проводили доломитовой мукой по 1,0 Нг при закладке опыта в чистом пару и под пропашные культуры. Пожнивный сидерат (редьку масличную) высевали после уборки озимой пшеницы.
Опыт 5. Изучение влияния минеральных удобрений на продуктивность гибридов кукурузы различных групп спелости. Двухфакторный опыт закладывался по факториальной схеме методом расщепленных делянок в три яруса. На делянках первого порядка располагали фоны минеральных удобрений, которые делились на делянки второго порядка, где размещались гибриды кукурузы.
Опыт 6. Влияние бесподстилочного навоза на урожайность кормовых культур, плодородие и биологическую активность окультуренной дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы. Исследования проводились в полевом стационарном опыте, заложенном в 1972 году на Центральной опытной станции ВНИИА (Московская область, Домодедовский район) по схеме, представленной в таблице 12.Опыт проводился в пятипольном кормовом севообороте. Одна доза навоза в среднем под одну культуру севооборота определена из расчёта 120кг/га общего азота; под кукурузу она увеличена до 160кг/га, а под вико-овсяную смесь и травы первого года пользования - уменьшена до 80кг/га.
Опыт 7.Влияние биопрепаратов ассоциативной группы на продуктивность раннеспелого гибрида кукурузы (1995 – 1999 гг.).
Опыт 8. Влияние обработки семян электромагнитным полем сверхвысокой частоты на продуктивность раннеспелого гибрида кукурузы (1996 - 1999 гг.).
Площадь делянок 25 - 56 м2, повторность четырехкратная. Агротехника возделывания кукурузы общепринятая.
Объект исследований-гибриды кукурузы различных групп спелости, многолетние злаковые травы и вико-овсяная смесь.
Фенологические наблюдения за фазами роста и развития растений, учет урожая и сопутствующие исследования проводили по Методике Госсортсети (1971), Методическим рекомендациям по проведению полевых опытов с кукурузой (1986), Методике полевых опытов с кормовыми культурами (ВИК, 1971).
Химические анализы растений осуществляли в ГУАС «Пензенская», в лаборатории органических удобрений ВНИИА с использованием общепринятых методик. Выход кормовых единиц и переваримого протеина рассчитывали на основе данных полного зоотехнического анализа с учетом коэффициента переваримости по М.Ф. Томмэ (1964). Концентрация обменной энергии в сухом веществе рассчитывалась на основе процентного содержания сырой клетчатки и сырого протеина (Методические рекомендации по биоэнергетической оценке севооборотов…, 1989; Справочник по кормопроизводству, 1994).
Анализы почв проводились по общепринятым методикам (Агрохимические методы исследования почв, 1960; Агрофизические методы исследования почв,1966; Р.А.Срапенянц и др.,1979; А.В.Петербургский, 1968; Методические указания, 1977;.А.А.Роде, 1962; А.Н.Костяков, 1960; Н.З.Станков, 1964).
В растительных образцах определялось содержание общего азота нейтронно-активационным методом, фосфора-методом Дениже в модификации Левицкого, калия-на пламенном фотометре, после мокрого озоления (А.В.Петербургский, 1968); меди, марганца и цинка в одной навеске после сухого озоления и растворения в НСl, окончание определения отомно-абсорбционное; кобальта – сухое озоление с растворением в НСl и с последующей экстракцией с 2-нитрозо- 1-нафтолом-изоаминовым эфиром уксусной кислоты, окончание определения атомно-абсорбционное.
Численность основных групп эколого-трофических групп микроорганизмов устанавливалась методом подсчета (посева) на эклективных питательных средах: целлюлозоразлагающих, нитрификаторов, денитрификаторов, аммонификаторов (Методы почвенной микробиологии …, 1980). Токсичность почв изучалась с использованием биотеста (редис красный с белым кончиком) (В.Г. Минеев, Е.Х. Ремпе, 1987).
Математическая обработка экспериментальных данных проводилась методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов (Б.А. Доспехов, 1985) на ПЭВМ с использованием Excel 2000, Statistica 6.0, Stadia 2.6.
Экономическая эффективность рассчитывалась по технологическим картам с использованием типовых норм. Биоэнергетическая оценка технологий выращивания кормовых культур проводилась в соответствии с методическими рекомендациями, разработанными учеными ВАСХНИЛ (1989), Булаткиным (1986, 1991).
Методика, объекты исследований и схемы опытов
На территории Поволжья выделяют четыре крупные природные зоны: лесостепь, засушливую черноземную степь, сухую степь с темно-каштановыми и каштановыми почвами и полупустынную степь со светло-каштановыми и бурыми почвами.
Лесостепь Среднего Поволжья - обширный регион с общей площадью около 36 миллионов гектар, из которых почти 20 млн. занимают сельскохозяйственные угодья. Главной зерновой культурой является яровая пшеница. Расположенный на Приволжской возвышенности, он характеризуется высокой активностью эрозионных процессов, плакорной растительностью злаковоразнотравных луговых степей, вовлеченных в сферу активного сельскохозяйственного использования (распаханность их составляет от 60 до 70%).
Лесостепная часть Поволжья включает Ульяновскую и Пензенскую области, частично, Правобережье Саратовской области и северные районы Самарской области.
Климат. Климатический режим лесостепи формируется в основном под влиянием атмосферных процессов, приносящих влагу с Атлантического океана и смягчающих температурные колебания, и обширного Азиатского континента, перегретого в летний сезон и переохлажденного зимой. Эти влияния проявляются территориально неравномерно и изменчиво во времени при общей закономерности последовательного нарастания температур воздуха и уменьшения количества осадков с севера на юг и с запада на восток. В целом же климат континентален: ему свойственны резкие температурные контрасты, дефицит влаги, интенсивная ветровая деятельность, высокая инсоляция.
Общие климатические условия характеризуются значительными амплитудами колебаний в отдельные периоды года: лето с максимальной температурой 33-41 С; зима до минус 35-47С, с оттепелями, метелями; короткая, интенсивно протекающая весна. Основные климатические показатели представлены в таблице
Самым холодным месяцем в году является январь со средней температурой воздуха - минус 11-14С, самый жаркий июль - +19-19,3С. Средняя продолжительность устойчивого снежного покрова 128-142 дня, высота его 30-52 см.
Ветровой режим определяется преобладанием южных, юго-восточных и юго-западных ветров в холодную часть года и западных, северо-западных и северо-восточных - в теплую.
Самым неустойчивым элементом климата области являются осадки. Они сильно колеблются как по годам и месяцам, так и по отдельным периодам вегетации. Наименьшее их количество выпадает на юго-востоке, а наибольшее - на северо-востоке области. Годовое количество осадков колеблется от 450 до 500 мм. В засушливые годы понижается до 350 мм, а во влажные увеличивается до 775 мм. До 70% осадков выпадает в теплый период года. Для озимых культур по области влагообеспеченность составляет 70-90 %, а для ранних яровых - 60-70 % от оптимальной.
Максимум осадков приходится на июнь-июль месяцы, весной их меньше. В отдельные годы максимум осадков смещается на осенние месяцы. Засухи и суховеи, характерные для весенне-летнего периода - обычное явление в этой зоне, периодичность их повторения - три в течение пяти лет, что создает угрозу сельскохозяйственным культурам. В среднем за вегетационный период с температурой выше +10С выпадает от 208 до 275 мм.
Следует отметить, что летние осадки выпадают в виде ливней, поэтому коэффициент полезного действия их очень низкий. Большая часть осадков стекает в овраги и балки, способствуя развитию эрозионных процессов. Запасы влаги в почве создаются за счет осенних и зимних осадков. Большой вред посевам сельскохозяйственных культур наносят засухи и суховеи. Для области характерны весенние, а в отдельные годы отмечаются летние и осенние засухи. Засуха в области часто сопровождается суховеями. Очень интенсивные суховеи здесь бывают один-два раза в 10 лет, а суховеи средней интенсивности наблюдаются ежегодно. Слабые суховеи наблюдаются весной, более интенсивные - летом.
Область, районы Среднегодовая температура воздуха, С Сумма активных температур выше 10С Среднегодовое количество осадков, мм Осадки в период с апреля пооктябрь,мм Гидротермический коэффициент Про-дол-житель-ность безморозного периода,дней Самарская правобережная лесостепь 3,9 2420-2500 424-430 238 1,0-0,9 145-150 Саратовская лесостепь 3,7 2500 430 234 1-0,8 135-145 Ульяновская правобережная лесостепь 3,6 2350-2450 420-430 269 1,4-1,0 120-140 Пензенская лесостепь 3,4 2400 460-500 240 1,1-0,9 125-138 Условия влагообеспеченности отдельных месяцев и вегетационных периодов характеризует гидротермический коэффициент (ГТК). В пределах области ГТК изменяется от 0,9 и менее на юге до 1,1 на севере. Значения гидротермического коэффициента имеют колебания от 0,4 в засушливые годы до 1,5-1,7 во влажные. ГТК значительно варьирует в зависимости от фазы роста и развития гибридов кукурузы различных групп спелости (табл.2).
Влияние гидротермических условий периода вегетации на урожайность гибридов кукурузы различных групп спелости
Выход кормовых единиц и переваримого протеина рассчитывали на основе данных полного зоотехнического анализа с учетом коэффициента переваримости по М.Ф. Томмэ (1964).
Концентрация обменной энергии в сухом веществе рассчитывалась на основе процентного содержания сырой клетчатки и сырого протеина (Методические рекомендации по биоэнергетической оценке севооборотов и технологий выращивания кормовых культур, 1989; Справочник по кормопроизводству, 1994).
Уборку и учет урожая проводили вручную сплошным методом. Влажность почвы определялась до глубины 100 см с интервалом 10 см термостатно-весовым методом (А.А. Роде, 1962).
Запас доступной влаги в почве под культурой устанавливали по разности общего и мертвого ее запасов, учитывая величину максимальной гигроскопичности почвы. Для расчета величины влажности устойчивого завядания (ВУЗ) использовали коэффициент 1,34 (А.В. Николаев, 1936).
Суммарное водопотребление сельскохозяйственных культур за вегетацию рассчитывали методом водного баланса (А.Н. Костяков, 1960). Поливная норма рассчитывалась по формуле: М= 100 a (Bj-B), где М— поливная норма, м /га; Н—расчетный слой почвы, м; а - плотность почвы, г/см3; В - влажность почвы перед поливом, % от массы сухой почвы; В] - влажность почвы, соответствующая НВ, % от массы сухой почвы. Содержание гумуса в черноземных почвах определяли методом Тюрина в модификации Симакова; водорастворимый гумус (ВОВ) - по Тюрину; лабильные гумусовые кислоты (ЛГК) - в 0,1 н растворе NaOH; легко-разлагаемое органическое вещество (ЛОВ) - по Ганжаре, Борисову; легко-гидролизуемый азот - по Тюрину и Кононовой; подвижный фосфор и обменный калий - по методу Чирикова, сумму поглощенных оснований по методу Каппена-Гильковица (Агрохимические методы исследования почв, 1960), нитратный азот - ионоселективным методом, аммонийный азот колориметрическим методом с реактивом Несслера, рН солевой вытяжки -потенциометрически - на рН-метре, гидролитическую кислотность - по Каппену.
Определение корневых и пожнивных остатков проводили рамочным методом Станкова (1964). В образцах почвы с ненарушенным сложением определяли плотность сложения методом режущего кольца буром Качин-ского; общая пористость и пористость аэрации определялись расчетным методом; агрегатный анализ проводился по методу Саввинова и Бакшеева (Агрофизические методы исследования почв, 1966).
В образцах дерново-подзолистой почвы определяли содержание органического углерода при помощи анализатора углерода ДС-12; общего азота на анализаторе азота NP-28 (Р.А. Срапенянц и др., 1979); подвижного фосфора и обменного калия по Кирсанову (А.В. Петербургский, 1968); подвижной меди в вытяжке 1н НС1, подвижного марганца в вытяжке 1н H2S04, подвижного кобальта в вытяжке 1н HNO3, подвижного цинка с использованием вытяжки ацетатно-буферного раствора с рН 4,8; окончание определений на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Спекол» (Методические указания, 1977).
В растениях определяли содержание общего азота нейтронно-активационным методом: фосфора методом Дениже в модификации Левицкого, калия на пламенном фотометре, после мокрого озоления (А.В. Петербургский, 1968); меди, марганца и цинка в одной навеске после сухого озоления и растворения в НС1, окончание определения отомно-адсорбционное; кобальта - сухое озоление с растворением в НС1 и с последующей экстракцией с 2-нитрозо- 1-нафтолом-изоаминовым эфиром уксусной кислоты, окончание определения атомно-абсорбционное.
Численность основных групп эколого-трофических групп микроорганизмов устанавливали методом подсчета (посева) на эклективных питательных средах: целлюлозоразлагающих, нитрификаторов, денитрифика-торов, аммонификаторов (Методы почвенной микробиологии ..., 1980). Токсичность почв изучали с использованием биотеста (редис красный с белым кончиком) (В.Г. Минеев, Е.Х. Ремпе, 1987).
Математическая обработка экспериментальных данных проводилась методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов (Б.А. Доспехов, 1972, 1985) на ПЭВМ с использованием Excel 2000, Statisica 6.0, Stadia 2.6.
Экономическая эффективность рассчитывалась по технологическим картам с использованием типовых норм. Биоэнергетическая оценка технологий при выращивании кормовых культур проводилась в соответствии с методическими рекомендациями, разработанными учеными ВАСХНИЛ (1989), Булаткиным (1986, 1991).
Орошение и урожайность гибридов кукурузы различных групп спелости
Увеличение количества осадков (х) свыше 20 мм в августе практически не оказало влияния на формирование урожайности фитомассы (у). Уравнение этой взаимосвязи имело вид: у = 31,49 - 1,31х + 0,0039х2 - 0,0003х3 (рис.7), при коэффициенте парной корреляции 0,362.
Взаимосвязь между количеством осадков за май-июль (х) и урожайностью зеленой массы раннеспелых гибридов кукурузы (у) аппроксимировалась нелинейным уравнением следующего вида: у = 87,81 - 1,28х + 0,0085х2 - 0,00017х3. Коэффициент корреляции 0,496. Графическая интерпретация данного уравнения, представленная на рис.8, наглядно свидетельствует, что максимальный урожай зеленой массы, около 38 т/га, получен при выпадении за этот период 200 - 220 мм осадков.
Взаимосвязь количества осадков за июнь-июль (х) и урожайности зеленой массы раннеспелых гибридов кукурузы (у) аппроксимировалась уравнением полинома третьей степени: у = 22,26 - 0,46х + 0,0016х2 - 0,00005х3 (рис. 8).
Уравнение нелинейной связи, характеризующее взаимосвязь урожайности зеленой массы (у) раннеспелых гибридов кукурузы от количества осадков (х) за июнь-август имело вид полинома: у = 48,22 + 0,99х - 0,0038х2 + 0,000044х при коэффициенте парной корреляции 0,525. Графическая интерпретация данного уравнения представлена на рис. 9. 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 осадки, мм 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 осадки, мм июнь-август май-август Рисунок 9 - Формирование урожая зеленой массы раннеспелых гибридов кукурузы в зависимости от количества осадков Нелинейная зависимость показывает, что максимальный урожай фито массы в этом случае формируется при выпадении осадков от 180 до 220 мм. Формирование урожайности зеленой массы (у) раннеспелых гибридов кукурузы в зависимости от количества осадков (х) за период май-август проходило в соответствии с уравнением полинома третьей степени: у = 53,65 + 0,93х - 0,0032х2 + 0,00036х3 при коэффициенте корреляции 0,752 (рис.9). Решение уравнений показывает, что наиболее интенсивный прирост фитомассы обеспечивается выпадением за этот период 200 - 240 мм осадков.
Зависимость урожайности зеленой массы среднеранних гибридов (у) от количества осадков (х) за май-август аппроксимировалась нелинейным уравнением: у = -428,61 + 7,88х - 0,44х2 + 0,00081х3 (рис.10). Коэффициент парной корреляции равнялся 0,621. Наиболее интенсивный прирост урожайности отмечается при увеличении количества осадков за май - август от 220 до 260 мм.
Установлена тесная взаимосвязь между количеством осадков (х) за июнь-август и урожаем зеленой массы (у) среднеранних гибридов кукурузы, коэффициент корреляции 0,965. Уравнение полинома третьей степени вида: у = 182,44 - 4,12х+0,35х2 - 0,0009х3 (рис. 10), показывает, что формирование урожая в этот период происходит неравномерно и наибольшее увеличение урожайности отмечается при 150 - 180 мм осадков.
Формирование урожая зеленой массы среднеранних гибридов кукурузы в зависимости от количества осадков На формирование урожайности (у) среднеспелых гибридов кукурузы оказали значительное влияние осадки за период июнь-август (х). Нелинейное уравнение имело вид: у = 92,98 - 1,46х + 0,01х2 - 0,00019х3. Коэффициент корреляции взаимосвязи этих показателей равнялся 0,862.
Зависимость урожайности (у) раннеспелых гибридов от количества осад-ков за вегетацию представлена уравнением: у = 8,05 + 0,0013х + 0,0013х -0,00030х (рис.11). Коэффициент парной корреляции составил 0,585. По мере роста количества осадков от 150 до 260 мм каждые 10 мм обеспечивают получение дополнительно 2,2 т/га зелёной массы. Максимальная урожайность обеспечивается выпадением в период вегетации 260-300 мм осадков.
Взаимосвязь урожайности зеленой массы среднеранних гибридов (у) от количества осадков за вегетацию (х) характеризовалась коэффициентом корре-ляции 0,668. Нелинейное уравнение имело вид: у = 129,52 - 1,51х + 0,0072х -0,0001х3 (рис.11). Урожайность среднеранних гибридов возрастает при увеличении количества осадков за вегетацию от 160 мм и достигает максимума при выпадении 330 мм.
Формирование урожайности зеленой массы (у) среднеспелых гибридов кукурузы в зависимости от количества осадков за вегетацию (х) описывалось уравнением :у = 27,19 + 0,0052х + 0,00052х2 - 0,0000092х3 (рис.11) с коэффициентом корреляции 0,620.
Таким образом, максимальную урожайность раннеспелых гибридов кукурузы обеспечивает количество осадков в период вегетации 260 - 300 мм. Урожайность среднеранних гибридов достигает максимума при выпадении 330 мм осадков, а максимальная продуктивность среднеспелых гибридов может быть получена лишь при количестве осадков за вегетацию более 360 мм.
Влияние минеральных удобрений на урожайность и качест во кукурузы
Водопотребление сельскохозяйственных культур - это сложный процесс. В условиях лесостепи Среднего Поволжья дефицит влаги является основным лимитирующим фактором в формировании высоких урожаев сельскохозяйственных культур, в том числе и кукурузы.
Среди факторов жизнедеятельности растений кукурузы воде принадлежит важнейшее место. Вода оказывает влияние на тепловой, радиационный, пищевой режим. Об этом свидетельствуют исследования С.И.Долгова (1948, 1966), М.Н.Багрова, И.П.Кружилина (1965, 1980), А.А. Роде (1965, 1963), А.П. Царева с соавторами (1996), В.И. Золотова и др. (1994), Г. Васича и Б. Кресовича (1994), Ю.П. Даниленко (2002), и др.
Несмотря на засухоустойчивость кукуруза в течение вегетационного периода потребляет большое количество воды. Урожайность формируется в условиях изменяющейся внешней среды. Продуктивность орошаемых культур зависит от их вида, сорта, обеспеченности влагой и элементами питания, количества тепла и света, влажности воздуха, реакции почвенного раствора и других факторов. При недостатке или избытке какого-либо фактора наблюдается снижение урожайности.
Вопросы рационального использования оросительной воды при возделывании сельскохозяйственных культур отражены в работах многих исследователей (А.Н. Зайцева, 1936; Г.В. Заблуда, 1948; К.С.Гарин, 1962;А.М. Алпатьев, 1965, 1966, 1969; Э.Д.Адиньяев, 1969;Ф.Д.Сказкин, 1971; Г.К. Льгов, 1967; Д.А. Штойко, 197; С.А. Вериго, Л.А. Разумова, 1973; В.В. Володарский, 1975; С.Д. Лысогоров и др., 1978; А. Механд-шиева, 1978; Н.С. Петинов, 1972; М.Н. Багров, В.А. Ушкаренко, 1978; И.А. Коломиец, 1979 и др., Г.А. Гапогин, 1979; И.П. Кружилин, 1986; И.П. Кружилин с соавт., 1997).
В данных работах дана оценка влияния уровня водообеспеченности растений в различные периоды их роста и развития и в целом за вегетационный период на урожайность, как в богарных, так и орошаемых условиях. В ряде работ приведена математическая зависимость урожайности возделываемых культур от количества используемой воды. Основываясь на результатах имеющихся исследований количество поливов и сроки их проведения определяются в первую очередь погодными условиями.
Как показывают результаты многих исследований, водопотребле-ние зависит от продолжительности вегетационного периода кукурузы. При этом позднеспелые гибриды отличаются повышенным водопотреб-лением.
Суммарное водопотребление включает в себя расход влаги из почвы на транспирацию растений и на испарение из почвы и определяется путем учета водного баланса орошаемой культуры. В исследованиях суммарное водопотребление определяли методом водного баланса по А.Н. Костякову (1960). Приток воды в активный слой почвы из грунтовых вод, вследствие их глубокого залегания, не учитывали.
Используя метод водного баланса, суммарное водопотребление ку курузы определяли по формуле: Ев = AW + Р + М, где Р - количество осадков за данный период, м /га; М - оросительная норма, м /га; AW -количество почвенной влаги, использованной за вегетационный период, м3/га (разность запасов влаги в активном слое почвы в начале и конце вегетационного периода).
Исследования показали, что изменение суммарного водопотребле-ния в значительной степени зависит от складывающихся погодных условий вегетационного периода. Результаты определения влажности почвы в период посев - всходы свидетельствуют, что запасы продуктивной влаги в слое почвы 0 - 30 см и в более глубоких слоях в 1985 - 1986 годах были хорошими: в слое 0 - 30 см соответственно 33 и 31 см и в метровом слое - 179 и 142 мм; а в 1987 году в слое 0-30 см запасы продуктивной влаги удовлетворительные (29,5 мм) и в метровом слое - 135,3 мм (прилож. 11).
В течение вегетации происходят изменения в соотношении расходов воды на транспирацию и на физическое испарение, меняется водо-потребление в зависимости от фазы развития и складывающихся погодных условий. В годы, отличительной особенностью которых является высокая степень обеспеченности теплом и складывающимся, в силу этого, высоким дефицитом влажности воздуха, заметно повышается суммарное испарение.
В период уборки кукурузы на запасы почвенной влаги оказали определенное влияние, как биотип гибрида, так и густота стеблестоя.
С увеличением густоты растений у всех гибридов кукурузы, независимо от группы спелости, как в богарных условиях, так и при орошении, запасы почвенной влаги закономерно уменьшались. Объясняется это тем, что большее число растений на единице площади больше расходует влаги из почвы на транспирацию. Отмечено, что раннеспелый гибрид во все годы использует почвенной влаги на транспирацию при оди наковой густоте растений значительно меньше, чем позднеспелые (табл. 13).
Нашими исследованиями установлено, что суммарное водопотребление посевами кукурузы зависело от густоты стеблестоя и влагообеспе-ченности растений. В богарных условиях в среднем за три года суммар-ное водопотребление изменялось от 2012 м7га у раннеспелого гибрида до 2366 м /га у более позднеспелых (табл. 13, прилож. 12).
Наибольшее суммарное водопотребление в богарных условиях отмечено в 1985 году, оно составило по густотам от 2660 до 2990 м3/га.
Установлено, что на орошаемых участках суммарный расход влаги возрастает в среднем - на 760 - 898 м /га или на 33,2 - 39,2%. С увеличением густоты стояния растений суммарное водопотребление, как в богарных, так и орошаемых условиях возрастает, и лишь в посевах среднеспелого гибрида ВИР 42 такой закономерности при орошении не отмечено. Выявленный характер изменения влагозапасов почвы и общего расхода влаги в зависимости от изучавшихся факторов заметно отразился на абсолютных величинах коэффициента водопотребления и коэффициента полезного использования влаги. Наиболее полно степень эффективности использования влаги посевами может быть выражена коэффициентом водопотребления, который является интегральным показателем связи уровня продуктивности агроценоза с его суммарным водопотреб-лением.
