Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 8
1.1 Хозяйственно-биологическая характеристика кукурузы 8
1.2 Почвенно-климатические условия северной лесостепи Зауралья 15
1.3 Скороспелость кукурузы как адаптивный и хозяйственно полезный признак 18
1.4 Критерии скороспелости и классификации гибридов кукурузы 23
1.5 Продуктивность и критерии ее оценки 26
1.6 Сроки посева кукурузы и их роль в реализации генетического потенциала 31
1.7 Густота растений как элемент сортовой агротехники 34
2 Программа, методика и условия проведения исследований 40
2.1 Программаисследований 40
2.2 Наблюдения, анализы, учеты 41
2.3 Почвенные и погодные условия 42
2.4 Агротехника в опытах 46
3 Подбор адаптированных гибридов 47
3.1 Динамика развития различных по скороспелости биотипов кукурузы... 47
3.2 Морфологические признаки растений как функция скороспелости
3.3 Элементы структуры урожая зерна и их зависимость от скороспелости биотипов кукурузы 59
3.4 Зависимость зерновой продуктивности от скороспелости биотипов кукурузы 64
3.5 Зависимость уборочной влажности зерна от скороспелости биотипов кукурузы 71
3.6 Урожайность и качество урожая гибридов кукурузы при выращивании на силос 75
4 Оптимизация сроков посева различных по скороспелости гибридов кукурузы 84
4.1 Гидротермические условия вегетации кукурузы в связи со сроками посева 84
4.2 Закономерности развития гибридов кукурузы в зависимости от сроков посева 88
4.3 Влияние сроков посева на зерновую продуктивность и уборочную влажность зерна 91
4.4 Влияние сроков посева на силосную продуктивность гибридов кукурузы 95
5 Оптимизация густоты растений различных по скороспелости гибридов кукурузы 99
5.1 Влияние густоты растений на морфологические признаки 99
5.2 Зависимость зерновой продуктивности и уборочной влажности зерна гибридов кукурузы от загущения 103
5.3 Зависимость силосной продуктивности от загущения 106
6 Экономическая эффективность возделывания кукурузы на зерно и силос ... 110
Выводы 118
Предложения производству 121
Литература 122
Приложения 143
- Скороспелость кукурузы как адаптивный и хозяйственно полезный признак
- Почвенные и погодные условия
- Элементы структуры урожая зерна и их зависимость от скороспелости биотипов кукурузы
- Гидротермические условия вегетации кукурузы в связи со сроками посева
Введение к работе
Кукуруза в мировом зерновом балансе занимает третье место (после риса и пшеницы) и возделывается в основном как зерновая культура. В России посевы кукурузы предназначены прежде всего для получения силоса, хотя во многих регионах она в 1,5...2 раза превышает по урожайности другие зерновые культуры. Высокая требовательность кукурузы к теплу и свету существенно ограничивает ее ареал, вследствие чего она не является традиционной зерновой культурой в северной лесостепи Зауралья. Однако высокий потенциал продуктивности при рекордной для злаков концентрации обменной энергии позволяет рассматривать ее как резерв увеличения производства зерна.
Гидротермические ресурсы региона позволяют получать в среднем до 7 т/га фуражного зерна кукурузы и около 16 т сухой массы с гектара. Однако для реализации этого потенциала необходим новый уровень селекции на скоро-спелость, предполагающий создание интенсивных ультраранних гибридов, обладающих устойчивостью к субоптимальным температурам и охлаждению, особенно в ювенильном возрасте.
Поскольку различные гибриды проявляют неодинаковую реакцию не только на почвенные и климатические условия, но и на агротехнический фон, то наряду с созданием и подбором адаптированных гибридов необходимо оптимизировать их сортовую агротехнику, направленную на максимальное использование потенциальной продуктивности гибридов.
Одним из важнейших элементов сортовой агротехники является срок посева. Ограниченные тепловые ресурсы региона требуют удлинения периода активной вегетации кукурузы за счет более раннего посева. Многочисленными исследованиями, проведенными в Зауралье и Западной Сибири, показана эффективность этого приема в отношении среднеранних и раннеспелых гибридов. Вместе с тем отмечаются его негативные последствия, связанные с высокой вероятностью ухудшения температурного режима и фитосанитарной обстановки. Создание ультраранних гибридов позволяет предполагать иной характер взаимодействия «генотип — сроки посева» и, соответственно, возможность ослабле- ния негативных факторов за счет полного или частичного отказа от предельно ранних сроков. Таким образом, в связи с развитием селекции на ультраскороспелость вопрос о сроках посева кукурузы в северной лесостепи Зауралья требует дальнейшего изучения.
К числу элементов сортовой агротехники, оказывающих прямое влияние на динамику развития, величину и качество урожая кукурузы, следует отнести и густоту растений. Ее оптимизация требует учета генетически обусловленной реакции гибридов, которую определяют скороспелость, а также комплекс морфологических и физиологических признаков. Следовательно, изменение гибридного состава приводит к необходимости пересмотра сложившегося в регионе подхода к оптимизации густоты растений кукурузы. При этом, в связи с неизбежным снижением потенциальной продуктивности, которой будет сопрово-ждаться внедрение ультраранних форм, наиболее актуальным представляется выявление устойчивых к загущению биотипов.
В связи с актуальностью поставленных проблем в 1998-2003 годах на опытном поле Института агроэкологии проведены исследования, целью которых является усовершенствование технологии возделывания кукурузы на зерно и силос за счет подбора ультраранних гибридов и оптимизации некоторых элементов их сортовой агротехники в северной лесостепной зоне Зауралья (в административных границах Челябинской области). Исследования выполнены в соответствии с тематическим планом Института агроэкологии в рамках темы 04.03. «Разработать экологически сбалансированную технологию возделывания кукурузы, обеспечивающую эффективную реализацию потенциала культуры и агроклиматических ресурсов, стабильное производство высокоэнергетических кормов и окупаемость затрат» (№ гос. регистрации 01200312508), а также с договором о творческом сотрудничестве с НПО «КОС-МАИС».
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, кандидату сельскохозяйственных наук А.Э. Панфилову и ведущему селекционеру НПО «КОС-МАИС», кандидату сельскохозяйственных наук В.П. Гаркушке за предоставленный селекционный материал и многолетнее сотрудничество.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Установить зависимость хозяйственно полезных признаков от скороспелости биотипов кукурузы и условий вегетации;
Обосновать оптимальную продолжительность вегетационного периода для возделывания кукурузы на силос и зерно;
Изучить влияние сроков посева на урожайность и качество урожая различных по скороспелости гибридов кукурузы;
Выявить влияние густоты растений на продуктивность и морфологиче-ские показатели гибридов кукурузы различных групп скороспелости;
Дать экономическую оценку изучаемым агротехническим приемам и гибридам с различным адаптивным потенциалом.
Рабочая гипотеза заключается в том, что подбор и внедрение ультраранних гибридов, а также оптимизация элементов их сортовой агротехники позволят существенно повысить и стабилизировать качественные, количественные и экономические показатели при возделывании кукурузы на зерно и силос в северной лесостепной зоне Зауралья.
Научная новизна исследований заключается в том, что впервые в север-ной лесостепи Зауралья обоснована оптимальная продолжительность вегетационного периода гибридов кукурузы для возделывания на зерно, исследована зависимость зерновой и силосной продуктивности ультраранних гибридов от гидротермических условий, на основании регрессионной модели дан прогноз варьирования урожайности зерна в условиях региона, выявлены особенности в реагировании ультраранних гибридов на изменение сроков посева и густоты растений.
На защиту выносятся:
Обоснование оптимальной продолжительности вегетационного периода гибридов кукурузы для возделывания на зерно и силос;
Регрессионные модели и ретроспективный вероятностный прогноз зерновой продуктивности и уборочной влажности зерна ультраранних гибридов кукурузы по агроклиматическим зонам Зауралья;
3. Оптимальные параметры элементов сортовой агротехники адаптированных гибридов (сроки посева и густота растений) для различных направлений использования.
Практическая значимость заключается в том, что внедрение в производство ультраранних гибридов позволит максимально использовать ограниченные тепловые ресурсы климата северной лесостепи Зауралья и более продуктивно реализовать генетический потенциал кукурузы, повысить качество силоса и стабилизировать производство фуражного зерна. Предлагаемые гибриды кукурузы и приемы их возделывания обеспечивают урожайность зерна около 7 т/га, сбор обменной энергии до 150ГДж/га при стабильном качестве продукции и высокой экономической эффективности.
Реализация результатов исследований. Сортовая агротехника гибрида Обский 150СВ на силос внедрена в 2001 году в АО «Агаповское» Агаповского района Челябинской области на площади 100 га, гибрида КОС 1492 на зерно в СХПК «Толсты» Варненского района на площади 10 га. Результаты исследований используются в учебном процессе при изучении курса «Основы научных исследований в агрономии» студентами Института агроэкологии.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на научно-методических конференциях Института агроэкологии- филиала ЧГАУ (2001-2004 гг.), XXXI Всероссийской научно-практической конференции ученых и специалистов (Пермь, 2002 г.).
Публикация результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в материалах XL научно-технической конференции (Челябинск, 2001 г.), сборниках научных трудов Института агроэкологии- филиала ЧГАУ (2002, 2004 гг.), Пермском аграрном вестнике (2003 г.) - всего 6 работ общим объемом 1,5 печатных листа.
Объем и структура работы. Работа изложена на 121 странице печатного текста и состоит из введения, шести глав, выводов и предложений производству, включает 38 таблиц, 22 рисунка, 17 приложений. Список литературы содержит 262 наименования, из них 22 на иностранных языках.
Скороспелость кукурузы как адаптивный и хозяйственно полезный признак
Проблема адаптации занимает центральное место в эволюционной теории и практике сельского хозяйства. Применительно к культурным растениям термином «адаптивность» определяется способность генотипов обеспечивать высокую и устойчивую продуктивность в различных условиях внешней среды. Степень адаптивности и продуктивности культурных растений зависит не только от приспособленности растения, но и от специфики экологических условий, создаваемых в агроценозе. Важнейшей задачей экологической генетики культурных растений является разработка критериев оценки адаптивности генотипов, популяций, сортов, видов, агроценозов, а также прогностических моделей их модификационной и генотипической изменчивости при воздействии управляемых и неуправляемых факторов внешней среды (Жученко, 1988).
Устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды является генетически обусловленным и наследуемым признаком, который в оптимальных условиях не проявляется, а реализуется только при воздействии экстремальных факторов. При этом проявляется потенциальная возможность генотипа адаптироваться к стрессовым условиям (Шмараев, 1999).
К основным факторам, определяющим адаптивные свойства генотипа, относятся скороспелость, холодостойкость и засухоустойчивость (Силантьев, Ковтунов, Янович, 1988; Панфилов, 1994; Панфилов, Цымбаленко, 1998, 1999) при доминирующей роли первого признака.
Роль скороспелости гибридов при выращивании кукурузы на корм, косвенно вытекающая из анализа развития отрасли, достаточно полно раскрывается при изучении некоторых закономерностей силосования зеленой массы. Влияние фазы развития на питательность и качество силоса - вопрос достаточно изученный. Властности, по мере созревания растений наблюдается устой-чивое снижение влажности силосуемой массы с 80...84 и 76...83% в фазы формирования - молочной спелости зерна до 70...79 и 67...75 % к фазам мо-лочно-восковой и восковой спелости (Даниленко, Перевозина, 1962; Стафий-чук, Сидоренко, 1970; Бахман, Берг, Фехнер, 1981; Володарский, 1986; Кали-ненко, Силантьев, Мощенко и др., 1988; Шмараев, 1999 и др., Левахин, Согрин и др., 1999), что оказывает существенное влияние на процесс силосования, и прежде всего на величину потерь органического вещества. Так, при влажности 65...70 % эта величина не превышает 10...20 %, в то время как при 80...85 % может достигать 30...40 %. Это, как правило, сопровождается повышением ки-слотности силоса, изменением соотношения органических кислот в пользу уксусной и масляной (Зафрен, 1968; Бахман, Берг, Фехнер, 1981; Пальчук, Першина, 1982; Филатов, 1983; Калиненко, Силантьев, Мощенко и др., 1988), последующим переходом к спиртовому брожению и превращению Сахаров в газообразные продукты (Мерекенова, 1972) и другими негативными процессами. В результате уборка на ранних стадиях развития увеличивает долю неклассного силоса, что существенно снижает эффективность его скармливания и требует значительного расхода концентратов для его сбалансирования (Богданов, 1981; Палецков, 1986), требует довольно трудоемких технологий применения консервантов для компенсации потерь органического вещества (Дунаева, 1990; Ломов, 1990, 1999).
По мере созревания кукурузы и снижения влажности зеленой массы процесс силосования претерпевает существенные позитивные изменения (Дунаева, 1990), связанные с резким снижением активности и сдерживанием размножения молочнокислых бактерий. Это приводит к консервированию силоса при сравнительно высоких значениях рН- 4,2...5,1 при 75% влажности против 3,7...4,0 - при 85,..80 % и обеспечивает большое количество остаточных Сахаров. В наибольшей степени при снижении влажности угнетается развитие уксусно- и маслянокислих микроорганизмов.
Важнейшее следствие развития растений до молочно-восковой и восковой спелости - оптимизация химического состава сухого вещества. Несмотря на то, что, по данным М.И. Книги, Н.М, Книги (1982), в листьях и стеблях содержание клетчатки имеет некоторую тенденцию к увеличению, в целом растении за счет возрастающей доли початка наблюдается прирост доли неструктурных углеводов (БЭВ) и снижение структурных (клетчатки) (Стафийчук, Сидоренко, 1970; Бахман, Берг, Фехнер, 1981; Володарский, 1986; Садеков, Шакиров, Ги-бадуллина, 1990; Левахин, Согрин и др., 1999). В результате, по данным И.А. Даниленко, К.А. Перевозиной (1962), А.А. Стафийчука, Я.П. Сидоренко (1970), питательность 100 кг сухого вещества изменяется с 81...90 и 90...91 к. ед. в фазы формирования и молочной спелости зерна до 94,..97 и 95... 104 к. ед. - к фазам молочно-восковой и восковой спелости.
Следовательно, необходимым условием увеличения сбора сухого вещества и повышения качества кукурузного силоса является создание условий для достижения посевами стадий молочно-восковой и восковой спелости.
Оптимальные стадии развития для уборки на силос наступают в конце августа - начале сентября. Известно, что после выметывания для развития до молочно-восковой спелости кукурузе необходимо 30...35, до восковой - около 45 суток. Эти периоды довольно постоянны и мало зависят от условий вегетации (Домашнев, 1968; Домашнев, Дзюбецкий, Костюченко, 1982). Следовательно, гарантированное созревание кукурузы до молочно-восковой спелости в северной лесостепи Зауралья возможно при условии выметывания не позднее 25.. .30, до восковой - 15 июля.
Среднеранние, среднеспелые и среднелоздние сорта и гибриды, районированные в Челябинской области в период развития индустриальной технологии (1976-1986 гг.), отвечали этому требованию периодически, лишь в годы с суммой активных температур, превышающей 2200 градусов, вероятность которых колеблется по зонам от 4 до 20 %. Это и являлось основной причиной низкого качества силоса. Поэтому в качестве главной задачи при разработке научных основ интенсивной технологии в конце 70-х - начале 80-х годов как на всесоюзном, так и на региональном уровнях была выявлена необходимость создания и подбора адаптированных раннеспелых гибридов (Долгодворов, Елистратов, 1982; Ильин, 1982; Сикорский, 1983).
Изменения в сортименте кукурузы создают предпосылки и для решения другой задачи кормопроизводства - производства концентрированных кормов - за счет использования кукурузы как зернофуражной культуры. По урожайности и кормовым достоинствам кукуруза превосходит традиционные для Урала и Сибири зернофуражные культуры (Ильин, 1982; Сотченко, 2002).
Почвенные и погодные условия
Динамика прорастания семян кукурузы находится в тесной зависимости от температуры почвы. Это подтверждает тесная корреляционная связь между температурой почвы в период прорастания (таблица 5) и продолжительностью периода «посев - всходы». Так, при температуре 7,5 С этот период продолжался 24 дня, при 11,1...12,1 С - 18...19 суток, а в благоприятных условиях на фоне 14,8...15,0 С сокращался до 15...16 суток. Как вытекает из уравнения регрессии, повышение температуры почвы на 1 С приводит к сокращению периода прорастания в среднем на 1 сутки.
В целом за шестилетний период можно отметить, что при средней температуре почвы около 12 С, всходы появляются через 19 суток. Следовательно, при посеве кукурузы в середине мая наиболее вероятные сроки появления полных всходов приходятся на первую пятидневку июня.
Вместе с тем тесная, но неоднозначная зависимость периода «посев-всходы» от теплового режима почвы требует уточнения полученных прогнозных показателей в связисо сроками посева кукурузы.
Наблюдения за дальнейшим развитием, результаты которых представлены в приложении 3, показывают, что на разных его этапах кукуруза неодинаково реагирует на изменение температуры. Так, продолжительность вегетативного периода «всходы - выметывание» значительно варьировала как по годам, так и между различными по скороспелости гибридами (таблица 6). В диапазоне ФАО 110,..200 при средней продолжительности периода 50 дней она колебалась от 46 суток в жаркие, засушливые годы до 51 - в годы с существенным дефицитом тепла и обильными осадками. В среднем за период исследований вегетативный период варьировал в среднем от 43 суток у гибридов группы ФАО 110 до 56 - в группе ФАО 200. Различия между гибридами усиливались на фоне дефицита тепла: если в засушливые годы, при средней температуре воздуха 21,1 С за период «всходы -выметывание», его продолжительность у биотипов различных групп созревания колебалась от 41 до 51 суток с амплитудой 10 дней, то на фоне дефицита тепла (средняя температура 17,6 С) соответствующий разрыв составил 16 дней (от 43 до 59 суток). Отмеченная зависимость выражается в виде некоторого увеличения коэффициента вариации периода на пониженном температурном фоне. Из изложенного вытекает вывод о менее выраженной реакции сравнительно скороспелых биотипов на условия теплобеспеченности. Обеспеченность выметывания различных по скороспелости биотипов кукурузы не позднее указанной даты (при посеве 15...17 мая), 1998-2003 гг. Устойчивое использование гибрида для производства силоса возможно Очевидно, что практическую значимость имеет не столько продолжительность отдельных периодов роста и развития, сколько календарные сроки наступления тех или иных фаз развития. При этом сроки выметывания можно рассматривать как функцию двух периодов - «посев - всходы» и «всхоцьт -выметывание», продолжительность которых варьирует под влиянием различных, зачастую независимых факторов. Поэтому для принятия решений о выборе гибридов основной интерес представляет прямое прогнозирование этих сроков у биотипов различных групп созревания (рисунок 2). при условии выметывания не позднее 25...30 июля. При традиционных с экг\х посева кукурузы 90 %-ную обеспеченность выметывания до конца июля следует ожидать у биотипов в довольно узком диапазоне ФАО 110... 150 единиц. При менее жестком условии — 80 %-ной вероятности выметывания к указанному сроку - аналогичный диапазон расширяется до ФАО 110... 190. У среднеранних гибридов выметывание гарантированно можно ожидать лишь к 5 августа. Вероятность наступления этой фазы в течение июля для данной группы ниже 80 %, а для гибридов ФАО 220 и выше, распространенных в последние годы в северной лесостепи Зауралья, не превышает 60 %. С позиций решения второй задачи - производства фуражного зерна - практический интерес представляет исследование обеспеченности более ранних сроков выметывания. С вероятностью, близкой к 100 %, вступления растений в эту фазу до 25 июля можно ожидать лишь у гибридов ФАО 120 и ниже. Обеспеченность выметывания до 20 июля у биотипов этой группы близка к 80 %, до 15 июля - составляет около 60 %. Проведенный анализ позволяет предполагать, что именно эта группа будет иметь основное производственное значение при возделывании на зерно. Продолжительность генеративного периода у кукурузы довольно постоянна и мало зависит от скороспелости и внешних условий. Об этом свидетельствует незначительное варьирование (V = 0.,.5,9%) продолжительности периодов от выметывания до молочно-восковои и от молочно-восковои до восковой спелости у различных по скороспелости биотипов кукурузы (таблица 7).
Первый период в зависимости от теплообеспеченности и скороспелости гибридов колебался от 26...30 до 28...35 суток, второй- от 14 до 15. В основе закономерностей, обнаруженных у биотипов кукурузы различных групп спелости, лежит постоянство сумм активных температур, необходимых растениям для развития. В различных условиях вегетации каждый гибрид испытывал потребность в довольно постоянной сумме температур, величина которой возрастала от ультраранних биотипов к среднеранним.
Элементы структуры урожая зерна и их зависимость от скороспелости биотипов кукурузы
Количественные элементы продуктивности кукурузы определяются числом початков на растении, озерненностью початка, массой 1000 зерен, выходом зерна при обмолоте початков. Значения этих признаков для исследованных гибридов приведены в приложениях 4-9.
В целом за период исследований и на отдельных его этапах варьирование числа рядов зерен и зерен в ряду початка оказалось незначительным и с продолжительностью вегетационного периода коррелировало в слабой и средней степени (г = 0,098...0,545) (таблица 12).
В то же время положительная средняя и сильная (г = 0,368...0,818) связь общего числа зерен в початке с индексом ФАО позволяет рассматривать этот показатель как признак, определяющий повышенную потенциальную продуктивность гибридов кукурузы с большей продолжительностью вегетационного периода.
Так как снижение количества зерен в ряду не компенсировалось увеличением числа рядов, общая озерненность початка в 1998-2000 гг. была максимальным у гибридов группы ФАО 130...150: PS 93-8952, КОС 1225СВ (таблица 13), В 2002-2003 гг. эта тенденция выражена слабо, и максимальные значения распределены в сравнительно широком интервале ФАО 140. 190: Росс 145МВ, КОС 1225СВ, Обский 140СВ (таблица 14). Ультраранние биотипы группы ФАО 110...120 по данному показателю уступали как раннеспелым, так и среднеранним пибридам.
Между тем фактическая урожайность зерна находится в прямой зависимости от числа зерен в початке лишь на фоне высокой (1998 г.) и достаточной те-шюобеспеченности (2001, 2003 гг.), причем во всех случаях эта зависимость характеризуется как слабая (г = 0,018...0,237). При дефицитной обеспеченности теплом связь между этими показателями усиливается, но трансформируется в обратную (г = -0,216...-0,761).
Масса 1000 зерен, напротив, в большинстве изучаемых лет (1999-2003 гг.) находится в тесной обратной зависимости от индекса ФАО. Так, в период с 1998 по 2000 годы максимальные ее значения характерны для гибридов диапазона ФАО ПО...150 единиц (235,3...261,3 г): Бемо 160МВ, (AS 7А К 111) Алтай, (К 123 СМ7) -Kill, минимальное - для Бемо 181СВ группы ФАО 180 (156,1 г.). Наиболее контрастные различия по группам спелости наблюдаются на фоне дефицита тепла, что для условий 2000 года наглядно иллюстрирует рисунок 3. Второй этап исследований (2002-2003 гг.) подтверждает указанную закономерность в более широком диапазоне скороспелости. Максимальная масса 1000 зерен (249,1 г.) отмечена у ультрараннего гибрида группы ФАО 120 (ВS3-5 Алтай), тогда как минимальная (111,7 г.) - у среднераннего Кубанский 247МВ. Признаком, производным от массы 1000 зерен, является выход зерна при обмолоте початка. Это положение подтверждается прямой корреляцией между этими параметрами, особенно тесной в 2000-2002 гг. (г = 0,859,..0,912). Кроме того, на протяжении всего периода исследований сохраняется характерная для зоны обратная связь между выходом зерна с початка и продолжительностью вегетационного периода (г = -0,332..,-0,907). Особенно заметно это проявляется в холодные годы. Так, в экстремальных условиях 2002 г. у гибридов от ФАО 240 выход зерна с початка снижается в 1,9 раза по сравнению с ФАО 110. Отмеченное связано с более продолжительным наливом зерна у гибридов с ранним цветением. В результате именно масса 1000 зерен на протяжении всего периода исследований наиболее тесно связана с урожайностью кукурулы (г = 0,580...0,942) и, следовательно, определяет фактическую реализацию продуктивного потенциала. Таким образом, на фоне ограниченных ресурсов тепла северной лесостепи Зауралья урожайность зерна кукурузы определяется не потенциальной продуктивностью гибридов, а степенью ее реализации, что позволяет предполагать преимущества наиболее скороспелых биотипов. Зерновая продуктивность кукурузы определяется взаимодействием ресурсов тепла и влаги, а также скороспелостью биотипов. Так, в период с 1998 по 2003 гг. максимальная урожайность зерна в среднем по изучаемому набору гибридов получена в оптимальных условиях 2003 г. (6,39 т/га). Умеренная засуха 1998 года вызвала небольшое снижение продуктивности (до 5,36 т/га), однако урожайность оставалась на 0,14...2,44 т/га выше, чем в холодные и влажные годы (таблицы 15, 16). Минимальный уровень продуктивности (2,92 т/га) для большинства гибридов характерен на фоне острого дефицита тепла 2002 года. Как показано на основании фенологических наблюдений, подкласс ультраранних гибридов, включающий по современным классификациям диапазон ФАО 100...150, достаточно разнороден по динамике развития и в условиях Зауралья по обеспеченности технической спелости объективно распадается на две самостоятельные группы: ФАО 110...120 и 130...150. Для выявления оптимального уровня скороспелости эти группы сравнивали по продуктивности как между собой, так и с раннеспелой группой ФАО 160...180 (160...190), куда входит большая часть гибридов, включенных в реестр по Уральскому региону. Оценка зерновой продуктивности кукурузы не выявила существенных различий между двумя группами ультраранних биотипов. При этом в среднем за период с 1998 по 2000 годы обе группы достоверно превосходят по данному признаку средний показатель раннеспелых гибридов (ФАО 160..Л80). В 2002-2003 годах такое же соотношение наблюдается в виде статистически недоказанной тенденции. Наиболее заметно снижение продуктивности в третьей группе в годы с дефицитом тепла (1999, 2002).
Гидротермические условия вегетации кукурузы в связи со сроками посева
Изучение различных по скороспелости гибридов кукурузы в климатических условиях северной лесостепной зоны Зауралья показало, что даже у форм с минимальной продолжительностью вегетационного периода динамика развития жестко ограничена ресурсами тепла. В качестве приема, позволяющего регулировать продолжительность периода активной вегетации, изучены сроки посева.
Одним из основных факторов, определяющих возможность посева кукурузы, является температурный режим почвы. В период исследований с 2000 по 2002 годы смещение сроков посева с третьей декады мая (традиционный срок) на первую - начало второй в целом создавало более жесткие условия прорастания семян (таблица 22).
Так, установлено снижение средней температуры почвы в период «посев -всходы» на глубине заделки семян на 3,9 % при сильном варьировании этой величины по годам.
Еще более значимым фактором является связанная с ранними сроками посева высокая вероятность понижения температуры почвы за пределы биологического минимума. За трехлетний период охлаждение почвы от 10 до 8 С в период прорастания посевов раннего срока наблюдалось в 2000 и 2002 годах. Наибольшую продолжительность (в течение 4.,.7 дней) охлаждение почвы от 10 до 8 С имело в 2002 году, когда вероятность повреждения всходов низкими температурами как при посеве в начале - середине, так и в конце мая была практически одинаковой.
Более глубокое охлаждение почвы (до 6...8 С) при ранних сроках посева наблюдалось дважды, наиболее длительным оно оказалось также в 2002 году. По данным P. Miedema (1982), при продолжительности 5...7 дней такая температура почвы может вызывать некоторое снижение полевой всхожести как во взаимодействии с биотическим фактором, так и в результате физиологического истощения семян, но не сопровождается регистрируемыми последствиями для дальнейшего продукционного процесса. Таким образом, ухудшение температурного режима, складывающегося при ранних сроках посева в Зауралье, может вызывать задержку или временную остановку процессов прорастания семян. Вместе с тем снижения температуры до уровня, связанного с массовой гибелью семян и проростков (ниже 6 С), за анализируемый период ни в один из изучаемых сроков посева не наблюдалось.
Это подтверждает анализ полевой всхожести семян, которая является интегрированным показателем условий их прорастания (Ивахненко, 1968; Юген-хеймер, 1979; Ильин, Гаценбиллер, 1995). В целом за период зависимость полевой всхожести от срока посева выражена значительно слабее, чем от холодостойкости биотипа (таблица 23). Так, если перенос посева с конца на начало мая повышал всхожесть раннеспелого гибрида на 17 проц. пунктов, то у ультраранних гибридов эти различия заметно нивелировались и не превышали в среднем 4...6 проц. пунктов.
В результате при посеве в первой декаде мая полевая всхожесть колебалась по годам у раннеспелого гибрида Росс 145МВ от 62 до 71 %, что, по B.C. Ильину, В.И. Гаценбиллеру (1995), характеризует его низкую холодостойкость, тогда как у устойчивых ультраранних образцов Обский 150СВ и КОС 1492 - соответственно от 73 до 79 и от 79 до 90 %. Таким образом, необходимым условием ранних сроков посева является использование холодостойких гибридов кукурузы.
Температурный режим, на фоне которого происходило дальнейшее развитие растений, также в значительной степени обусловлен сроками посева (таблица 24). В вегетативный период («всходы - выметывание») наблюдалось некоторое преимущество позднего срока по среднесуточной температуре воздуха (в среднем на 1,6С), однако ранний срок создавал более благоприятный режим в период созревания.
Полученная за период сумма активных температур от сроков посева практически не зависела: различия по срокам не превышали величины, получаемой за 1 сутки. Именно этим обстоятельством в сочетании с закономерным варьированием температурного фона обусловлено влияние сроков посева на продолжительность вегетативного и генеративного периодов, рассмотренное ниже.
