Содержание к диссертации
Введение
1. Сортовая агротехника как фактор повышения продуктивности с/х культур
1.1. Теоретическое обоснование необходимости разработки сортовых технологий возделывания с/х культур 7
1.2. Биологические особенности роста и развития кукурузы 20
1.3. Влияние уровня минерального питания на урожайность кукурузы 25
1.4. Влияние предуборочной густоты стояния растений на урожайность гибридов кукурузы 34
2. Условия и методика проведения опытов
2.1. Почвенно-климатические условия 41
2.2. Методика проведения исследований 49
3. Влияние условий выращивания на рост, развитие и продуктивность различных гибридов кукурузы
3.1. Оценка и подбор гибридов кукурузы для выращивания на зерно 52
3.2. Характеристика отобранных для исследований гибридов кукурузы 57
3.3. Фенологические фазы и их продолжительность 59
3.4. Фотосинтетическая деятельность гибридов кукурузы 65
3.5.1. Влияние густоты стояния растений и фонов удобрений на площадь листьев гибридов кукурузы различной скороспелости 68
3.5.2. Чистая продуктивность фотосинтеза ,. 79
3.6. Влияние густоты стояния растений и уровня удобренности на многопочатковость гибридов кукурузы 85
3.7. Влияние густоты стояния растений и фонов удобрений на высоту растений кукурузы 89
3.8. Влияние густоты посева и фонов удобрений на накопление вегетативной массы гибридов кукурузы 93
3.9. Урожайность зерна гибридов кукурузы 99
3.10. Влияние густоты стояния растений, фона удобрений, особенностей гибридов на влажность зерна кукурузы 109
3.11. Уборочный индекс
.117
4. Биоэнергетическая оценка и экономическая эффективность технологий возделывания гибридов кукурузы 123
Выводы 127
Рекомендации производству 131
Список использованной литературы 132
Приложения
- Теоретическое обоснование необходимости разработки сортовых технологий возделывания с/х культур
- Почвенно-климатические условия
- Оценка и подбор гибридов кукурузы для выращивания на зерно
- Влияние густоты стояния растений и фонов удобрений на площадь листьев гибридов кукурузы различной скороспелости
Введение к работе
Актуальность темы. У=епччир,іюл'яяся по темность я гредуктзх m-.rai ч? и і -jcptra ку*>.р.-зь а ге к ;н? широ-гае ;ю исп(/_,ьлвгиг^ з пищгчзи и лег-')# промьнглсннос-и. возрастающая псребиое-ь л'идотновсдств-г а ачксо^озчерг-е^чсс^ом к'рме требует рае;чидо -я чрочзводедча ирС/Очкп^и из згрча печ культур»], что позволитчвеллчить выход сухого веществас единицы плошади, существенно снизить дефицит ь гухом яеджстве пои откооме животных, повысить плодородие уалогумуссвыл поче за с^ст болыме-э колючеева лож гивпьіЧ ечтаткоз
Чрезвычайно зчачителы'ОР .us- производства лробле\<оР являете* совершенствование технологи? митглыва-чи: кукуоузи л >> чонкретгои почвенно-климатической зоны. При этом возникает необходимость разработки
СОртОЕЫХ ''еХНОЛОГИЙ, учИТЫВаЮЩИХ ОТЗЫЬЧ'МОСТЬ СОР ГО В И "ИррИЦОВ |!3
воздействие 'д(ротехьи«еск"> и физически ^ факторов. ІНЄчГЄНИЯ в произво .ство комплекса "чбридоз и сортов, различающихся но бюлогичеекчч и хозяйственно ценным поязиакам v свойства-*', чго позволит пэлу !ать белее стабильные и вьсокие урожа-»*
В лгой СЧЯІИ. «ссаелования. направлень ые на срав^/телы-ую оцекк; и подбор іи6ои„ок ijKjiyin! разработку (орз-ж-к технологий, яьлякуся актуальными.
Назчко-исследозательская рабо'а ''О теме диссертации проводилась в соответствии с тематическим планом Рязанской государственно"'1 селыхохозуйенве'-'чой академии им профессора '' А. гСое~ьгчеаа.
Цель и задачи исследований. Основная цел» исследований - разработать научные основы повышения пр<\т\ггивности гибридов !-у*урузы с учетом их биологических особеииостей и целево'о назначения продукции для КОНКреТ.іЬ'Х почвенно-климатическил условий.
В соответствии с поставленной целью решались след; ь»диг задачи
1. Изучить биоло'ические особенности кукурузы при различных условия;;
выращивания
2. Выявить пригодные для взращивания на зерно в условиях Рязанской области
раннеспс/'ые гибриды кукур; зы
-
Изучить фогоскпгсткчсск^.о деятельность гибридов ;:усур>3!>: три ралли'"-і/\ условиях выращивания.
-
Вь'явить эффективность созмесіно'Ч) влияния тоз минеральных удобрений и норм вь'сева на урожайность различных і ибридоп кук\ рузы
5 Опреіелиіі- ч рекомендовать чроизьедству >ффек?ианые сортовые
технологии возделывания кукурузы на зерно в условиях южной '-ас"-'
Нечеэнозечной зоны России
6 ОпречеЗЧТЬ ЗКО'ІОМ1>ЧЄСК\іО И ЗНер^еТИЧеСкуЧ) эфФеГ"^кНОСТЬ ьоз'елыв" чия
кукурузы на щ н<х
Научная новизна: Впервые ич условур чергозс ісв R;-' і^очепчьл Рязанской области перебраны л->иболе; сгозосе.тдле и юсіагс-інь продул ьчкыс глРпиды кук\р\з.л для взращивания на зерно (Г1оо\*-«бекь 140 MB у Іісрумбень !ТЗ СВ) Зь.яз. єна, отзывчивость чазличны* гибридов на
» щ
Р0С. НАЦИОНАЛЬНАЯ j БИБЛИОТЕК СП«те!»в»г'
1 99 »«V«»
уборочную густоту стояния растений, дозы минеральных удобрений Изучены особенности фотосинтетической деятельности растений при разных условиях вырашивания. Разработана и рекомендована производству технология выращивания гибридов кукурузы на зерно.
Практическая ценность и реализация результатов: На основании полученных данных сделаны выводы о реальной возможности выращивания кукурузы на зерно. Выявлен наиболее скороспелый гибрид кукурузы Порумбень 140 MB, стабильно формирующий зерно в полной и лишь в отдельные годы в восковой спелости. Разработана технология выращивания раннеспелых гибридов кукурузы на зерно. Результаты исследований прошли производственную проверку в АОЗТ «Малинищи» Пронского района. Рязанской области и опубликованы в информационном листке Рязанского ЦНТИ. журнале «Кукуруза и сорго» и вошли в областные рекомендации по выращиванию кукурузы но зерновой технологии.
Основные научные положения, выносимые на защиту: 1. Оценка и подбор раннеспелых гибридов кукурузы для выращивания на
зерно. 2 Отзывчивость различных гибридов кукурузы на уровни минерального питания.
3. Реакция гибридов кукурузы на норму высева при различном уровне
минерального питания.
4. Биоэнергетическая и экономическая оценка сортовых технологий
возделывания кукурузы на зерно.
Апробация работы: Результаты исследований докладывались на научных конференциях в Рязанской государственной сельскохозяйственной академии им. профессора П. Л. Костычева в 2002, 2003, 2004. 2005гг. на научных и на ежегодных областных агрономических совещаниях, проведенных в ООО «Агротехнология» (1999 - 2004г.г.).
Публикация результатов исследований: Основные положения диссертации опубликованы в трех статьях.
Объем и структура работы. Диссеріадия изложена на 145 страницах машинописного текста. Состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методики исследований, экспериментальной части, выводов и предложений, содержит 56 таблиц (из них 9 в приложении), иллюстрирована двумя рисунками. Список литературы включает 89 источников в т. ч. 4 на иностранных языках.
Теоретическое обоснование необходимости разработки сортовых технологий возделывания с/х культур
В настоящее время практическая селекция кукурузы и других зерновых культур направлена на получение сортов и гибридов, максимально приближающихся к интенсивным, со стабильно высокой урожайностью, способных чутко реагировать на удобрения, активно противостоять экстремальным условиям, быть пригодными к механизированной уборке. Для этих целей в селекционных программах разных стран используются образцы почти всего мирового генофонда (Г.С. Голубева, 1987).
В повышении адаптивного потенциала растениеводства важную роль играет правильное районирование сельскохозяйственных культур и сортов. В этой связи очень большое значение имеет разработка для каждого сорта и гибрида «экологических паспортов». Идея об «экологических паспортах» была впервые высказана Н.И. Вавиловым еще 30-х годах 20 века. В паспортах должны быть отражены данные о всех биологических, хозяйственно ценных признаках и свойствах сорта, его сильных и слабых сторонах, чтобы в процессе хозяйственного использования сорта реализовать генетически заложенный потенциал и обеспечить эффективную эксплуатацию его в производстве.
Сейчас с помощью селекции можно решать любые стоящие перед растениеводством задачи. Сорта становятся все более специализированными. Но при всех своих плюсах эта специализация имеет ряд негативных моментов. Агроэкологические системы становятся все беднее и беднее, а компоненты этой системы все уязвимее к неблагоприятным условиям произрастания. Современные интенсивные сорта дают максимальную продуктивность лишь при максимальном обеспечении потребностей растений во всех факторах жизнедеятельности. Если по какому-то из факторов наблюдается дефицит, то интенсивные сорта, больше чем экстенсивные, снижают урожайность, а вариабельность их урожаев становится более высокой. Сорта интенсивного типа требуют больших затрат ископаемой энергии. Они особо чувствительны к недостатку питательных веществ, дефициту влаги, интенсивности освещения (В.Н. Ремесло, 1977).
Сорта отличаются друг от друга по многим биологическим, хозяйственно ценным, морфологическим, генетическим признакам и свойствам. Часть этих признаков и свойств сорта известна, другая же — нет. Любой признак или свойство проявляются только в соответствующих условиях.
В процессе работы с сортом селекционер не в состоянии изучить создаваемый сорт на большой спектр внешних условий. Чаще он применяет стандартную агротехнику, соответствующую областным рекомендациям места выведения сорта. Однако комплекс ценных признаков сорта выходит за пределы условий, в которых он выводился. Поэтому очень часто сорт районируется в других экологических условиях, при другой технологии. Так, например, сорт яровой пшеницы Харьковская 6 был районирован в Пензенской и Иркутской областях, а сорт воронежской селекции Жница - в Башкирии и других областях Предуралья (Н.А. Кузьмин, 1998).
Практика последних лет выдвинула целый ряд требований к научно-исследовательским разработкам по селекции растений и технологии их возделывания. Основное из них - соответствие генетических особенностей сортов и технологии возделывания сельскохозяйственных культур экологическим ресурсам региона. Поэтому, в настоящее время решающее значение приобретает теоретическое обоснование региональных программ селекции. Второе важное требование к сортам — соответствие технологии возделывания генетическим особенностям сортов. В настоящее время технология возделывания сельскохозяйственных культур должна быть сортовой, а сорт - ориентирован на определенную агротехнику возделывания (ГШ. Литун, В.М. Костромитин, Л.В. Бондаренко, П.П. Бережной, 1984).
Ввиду этого стало необходимым введение еще одного этапа в селекционной работе - факториального сортоиспытания. Цель факториального сортоиспытания - оценка особенностей реакции сортов, выделившихся по первым годам конкурсного сортоиспытания, на экологические факторы и агротехнические условия и разработка на этой основе агротехнического паспорта (ГШ. Литун и др., 1984).
О генотипической специфике сортов мы крайне мало осведомлены, хотя информация о том, что сорта одной культуры неоднозначно реагируют на изменение некоторых факторов, уже ни у кого не вызывает сомнений (Э.Л.Климашевский, Б.И. Токарев, 1988).
«Любые изменения в условиях жизни, даже в высшей степени незначительные перемены, часто бывают достаточными для причинения изменчивости»,- писал Ч. Дарвин (1898). То есть на любые изменения, касающиеся растений, они (растения) реагируют. В онтогенезе адаптация растений к новым условиям осуществляется за счет модификационной изменчивости и переопределения генных формул на фоне лимитирующих факторов среды (С. Бороевич, 1972; А.Б. Дьяков, 1982; Г.В. Гуляев, 1984; В.А. Драгавцев, А.Ф. Аверьянова 1984), то есть путем перестройки комплекса физиолого-биохимических и морфологических признаков самого растения (А.М. Бурдун, Л.М. Лопатина, Мохамед Гарун Товара, 1993).
Почвенно-климатические условия
Исследования проводились на опытном демонстрационном поле в АОЗТ «Малинищи» Пронского района Рязанской области.
Землепользование хозяйства расположено в зоне распространения черноземов и темно-серых лесных почв, 96,5 и 3,5 %,
Опыты закладывались на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистого механического состава, подверженного склонной водной эрозии. Мощность пахотного слоя 30-35 см.
Содержание гумуса в пахотном слое от 5,2 до 6,6 %. Реакция почвенного раствора средне и слабокислая (рН - 4,9 - 5,4). Обеспеченность подвижным фосфором - 9,3-10,1 мг/ЮОг и калием - 10,1-10,9 мг/ЮОг. почвы, что для пропашных культур - низкая.
Плотность почвы - 1,1 — 1,2 г/см. Водопрочные агрегаты - 50 - 60 %.
Территория данного хозяйства располагается в умеренно-континентальной зоне. Средняя годовая температура воздуха +4,3С. Самый холодный месяц года - январь. Средняя температура воздуха в январе составляет - 10,5С. В самом теплом месяце - июле - средняя температура воздуха равна +19С. Годовая амплитуда средних температур около 30С. Абсолютный максимум температуры воздуха +38С, абсолютный минимум -40,8С.
Продолжительность безморозного периода 145дней, сумма активных среднесуточных температур воздуха (выше +10С) составляет 2300С. Первая половина зимы заметно теплее второй.
Преобладающие направления ветров в течение года - западные, юго-западные и южные. Их суммарная повторяемость составляет 45-50%. Интенсивно развита циклоническая деятельность. Сумма осадков за год 543 мм, с колебанием в отдельные годы от 170-200мм до 75 0-85 Омм. Сумма осадков за вегетационный период составляет 260 мм.
Средняя дата начала теплого периода 1-3 апреля, конца теплого периода 3-6 ноября. Продолжительность теплого периода 213-218 дней. Средние даты перехода средней суточной температуры воздуха через 5С - 17 апреля — 2 мая, 20-22 сентября.
Гидротермический коэффициент за май - август - 1,17. Согласно градации ГТК по Ю.А. Чухину (1983), условия увлажнения опытного поля в ЗАО «Малинищи» следует считать удовлетворительными.
За последние 20 лет агрометеослужбой Рязанской области выявлено усиление атмосферной засушливости в апреле и мае. К неблагоприятным климатическим явлениям в летний период, кроме засухи, относятся суховеи. Суховеи средней интенсивности бывают почти ежегодно.
Погодные условия в годы проведения опытов (рис. 1, 2) отличались большим разнообразием и контрастностью. Гидротермический коэффициент, по Г. Т. Селенинову, по месяцам вегетации значительно колебался (таблица 9). Условия увлажнения на опытном поле в отдельные месяцы были недостаточными.
Вторая декада мая 1997г. была теплой и благоприятной для сева кукурузы (13,3С), но третья декада оказалась прохладной (11,2С), что не способствовало быстрому появлению всходов кукурузы. Небольшое количество осадков, выпавших в мае (75% от нормы) не могли оказать отрицательного воздействия на рост развитие растений кукурузы т. к. запас влаги в почве был достаточным.
Тёплая погода июня (18,9С), сочетаясь с обильными осадками (154% к норме), способствовала хорошему росту и развитию кукурузы. Июль также отличался теплой погодой и достаточным количеством осадков, лишь только вторая декада была несколько прохладной (15,6С), но это сильно не повлияло на рост растений.
В августе был некоторый дефицит влаги из-за малого количества осадков (23 мм), особенно в третьей декаде, когда осадков не наблюдалось. Температурный режим в среднем был относительно благоприятным за исключением прохладной погоды во второй декаде — 13,4С, что на 3,6С ниже нормы. Все эти условия не могли отрицательно повлиять на рост и развитие кукурузы, так как в это время корневая система растений была сильно развита, а обильные осадки, выпавшие в июне и июле, не привели к дефициту влаги в пахотном горизонте почвы в августе.
Первая декада сентября стояла теплой и сухой, что способствовало быстрому созреванию зерна, но обильные осадки во II и III декадах (274 и 208% от нормы), препятствовали быстрой отдаче влаги, что, в свою очередь, отодвигало сроки уборки кукурузы на зерно.
Сумма эффективных температур за вегетационный период (май -сентябрь) в 1997году составила 2442.1 С.
Погодные условия 1998 года в целом благоприятствовали росту и развитию кукурузы (приложение 2).
Оценка и подбор гибридов кукурузы для выращивания на зерно
Подбор гибридов кукурузы для использования их в производстве ведется на государственных сортоиспытательных участках. В Рязанской области кукуруза в основном выращивается для получения силоса. Вегетационный период при испытании гибридов играет важную роль, так как кукуруза на силос должна убираться в фазе конца молочной, а еще лучше в молочно-восковой и восковой спелости. Проблема подборов гибридов получения зерна перед сортоиспытателями не ставилась.
Высоко оценивая роль сортоиспытательных участков в подборе наиболее эффективных сортов и гибридов для производства, следует указать на случаи односторонних оценок. Испытания, как правило, проводятся в соответствии с областными агротехническими рекомендациями, на одном фоне минерального питания, при общепринятой для культуры норме высева.
Многофакторность изучения позволила бы более объективно оценить сорта и гибриды, выявить потенциальные возможности, рекомендовать более совершенную технологию выращивания.
Вышеописанные обстоятельства явились побудительной причиной для проведения наших исследований, целью которых было выявление гибридов кукурузы, способных формировать спелое зерно. На втором этапе работы ставилась задача совершенствования технологии возделывания выделенных гибридов, повышение их продуктивности и ее стабильности.
С целью получения зерна кукурузы в условиях Рязанской области в 1997-2001 г.г. на демонстрационном полигоне ООО "Агротехнология" Пронского района, проведены опыты по подбору скороспелых и высокопродуктивных гибридов кукурузы и по совершенствованию технологии их возделывания. Основные исследования с целью подбора гибридов для возделывания по зерновой технологии проведены в 1997-1998 гг. На демонстрационном полигоне испытывалось до 60 гибридов кукурузы с различной скороспелостью российской, молдавской, венгерской, французской селекции.
Данные по испытаниям приведены в таблице 13, где представлены в основном наиболее скороспелые гибриды, сформировавшие спелое зерно.
Как видно из данных табл. 13, показатели скороспелости и урожайности в зависимости от погодных условий у многих гибридов значительно колебались. Так у Нарт 150 СВ длина вегетационного периода в 1997 году была 118 дней, а в 1998 - 109 дней. Урожайность зерна в 1998г. была значительно выше, чем в 1997г. У РИК 175 наоборот, длина вегетационного периода в 1998г была несколько больше, чем в 1997.
У гибридов Порумбень 170 АСВ, Бемо 181 СВ, ТК 146896 - особо сильных колебаний в длине вегетационного периода по годам не наблюдалось.
Судя по метео - данным (приложение 1, 2) особых различий в погодных условиях 1997 и 1998 г.г. не было. Разница в скороспелости обусловлена генетическими причинами и по годам была заметна у гибридов ТК 160, ТК 161, ТК 181, ТК 178, N 410, Молдавский 215АСВ, Бемо 182 СВ, Нарт 150 СВ. Однако общей зекономерности зависимости вегетационного периода от погодных условий на основании данных двух лет у этих гибридов не обнаружилось. Каждый гибрид в соответствующих погодных условиях вел себя специфично.
При анализе данных по влажности зерна и длине вегетационного периода наиболее скороспелыми были; по длине вегетационного периода: Порумбень 140 MB и Бемо 160 (98 дн.), XT 120-151 (99дн.), ТК 146896 и ХТ-21 (100 дн.), Порумбень 173 СВ (101 день); по влажности зерна при уборке: XT 120-151 (34,3%), Порумбень 140 MB (35,8%), ХТ-21 (36%), Бемо160(38,3%).
Влияние густоты стояния растений и фонов удобрений на площадь листьев гибридов кукурузы различной скороспелости
Огромное значение фотосинтетической поверхности в создании урожая неоднократно подчеркивалось великим русским физиологом К.А. Тимирязевым (1948). Руководствуясь положением, что урожай растений кукурузы почти полностью создается листьями, а так же тем, что различные удобрения и способы их внесения вызывают различия в развитии растений, мы имели возможность воздействовать на развитие ассимиляционной поверхности растений и тем самым влиять на повышение урожайности.
Известно, что формирование генеративных органов связано с утилизацией большего количества ФАР, поэтому в фазу их закладки и развития, листовая поверхность должна быть оптимальной, срок активности ассимилирующего аппарата - более длительным, а скорость фотосинтеза в ассимилирующих органах — по возможности более высокой (А.А. Ничипорович., 1961, 1976,1977, 1979).
Ряд исследователей (А.А, Ничипорович, 1955, 1963; М.К. Каюмов, 1983) отмечали прямую связь между площадью листьев и урожаем растений различных культур, в том числе кукурузы. А.А. Ничипорович указывает, что одна из возможностей повышения урожайности может заключаться в том, чтобы по возможности ускорять рост площади листьев после посевов и посадок так, чтобы подъем кривых нарастания осуществлялся наиболее круто и площадь листьев быстрее достигала оптимальных величин (А.А. Ничипорович, 1959). Такими особенностями в условиях Нечерноземной зоны Р.Ф. как раз и располагают раннеспелые гибриды кукурузы, если им обеспечить такую же площадь листьев на гектаре посева, как и позднеспелым за счет соответствующего увеличения густоты стояния растений. Фитоклиматические наблюдения, проведенные на посевах кукурузы в 1955-1960 годах, показали, что основными факторами формирования фитоклимата кукурузы являются густота посева, высота растений и площадь листьев (Чирков, 1960, заимствовано у А.А. Ничипоровича, 1963).
Используя сорта и гибриды в соответствии с их скороспелостью, климатической обеспеченностью теплом, необходимо изменять густоту посева в зависимости от сортовых особенностей так, чтобы площадь листьев возделываемых раннеспелых сортов достигала по крайней мере 30000 м/га - размеров, свойственных позднеспелым сортам при густоте 40000 растений/га. Поэтому планируя наши исследованиях, мы считали, что при формировании урожая гибридов кукурузы под действием таких факторов, как внесение удобрений, густота стояния растений, необходимо учитывать площадь ассимиляционной поверхности данной культуры, а так же установить зависимость влияния исследуемых факторов на изменение площади листовой поверхности.
По мнению А. А. Ничипоровича (1963) расчетное определение ассимиляционной поверхности дает достаточно полное отражение действительного фотосинтетического потенциала растений и других показателей.
В практике земледелия с давних пор существует правило, согласно которому низкорослые культуры выращиваются при большей густоте стояния, чем высокорослые. Биологический смысл этого правила сводится к тому, чтобы за счет увеличения численности растений создать у низкорослых культур такую же площадь листьев на единице площади, какую образуют культуры с более высокими растениями.
Несмотря на большие различия в линейных размерах растений разных сельскохозяйственных культур, большинство из них обычно формирует на гектаре посева в сравнимых условиях примерно одинаковую площадь листьев в результате большей или меньшей густоты стояния. У яровой пшеницы, например, площадь листьев одного растения в 100 раз меньше, чем у высокостебельной кукурузы (0,75 и 75 дм ), но зато и число растений на гектаре во столько же раз больше (4-5 млн. против 40-60 тыс. растений). Поэтому в посевах яровой пшеницы и кукурузы в оптимальных условиях формируется примерно одинаковая площадь листьев равная 30 тыс.м /га.
Это правило должно стать обязательным и при определении оптимальной густоты стояния раннеспелых гибридов кукурузы. Чтобы получить правильное представление об урожайности разных по скороспелости сортов и гибридов кукурузы, надо выращивать их в одинаковых сравнимых условиях, при этом их тождество должно заключаться не в одинаковом числе растений, а в одинаковой площади ассимиляционной поверхности листьев на гектаре посева. Если позднеспелые сорта при размещении 70 х 70 см. образуют на гектаре 30 тыс.м листьев, то такую же площадь листьев должны иметь и раннеспелые сорта за счет соответствующего уменьшения площади питания и увеличения густоты стояния растений. Это значит, что раннеспелые формы по сравнению с позднеспелыми должны высеваться во столько раз гуще, во сколько раз площадь листьев одного растения у первых меньше, чем у вторых.
