Содержание к диссертации
Введение
1. Краткий обзор литературы по исследуемым вопросам 7
2. Условия проведения опытов, схема, задачи и методика исследований
2.1. Метеорологические условия в период проведения опытов 34
2.2. Характеристика почв опытного участка 46
2.3. Цель, задачи и методика исследований 51
2.4. Краткая характеристика изучаемых сортов и гибридов кукурузы 58
2.5. Краткая характеристика применяемых биопрепаратов и протрави- 59 телей
2.6. Технология возделывания кукурузы в опытах 64
3. Режим орошения и водопотребления сортов и гибридов кукурузы 66
3.1. Динамика влажности почвы, поливные и оросительные нормы 66
3.2. Суммарное и среднесуточное водопотребление кукурузы 74
3.3. Динамика коэффициентов водопотребления в зависимости от 78
применяемых биопрепаратов и протравителей
4. Влияния биопрепаратов и протравителей на рост и развитие кукурузы 83
4.1. Вегетационный период 83
4.2. Полевая всхожесть 92
4.3. Засоренность посевов 95
4.4. Эффективность действия биопрепаратов и протравителей против болезней кукурузы
5. Фотосинтетическая деятельность в посевах кукурузы в зависимости от изучаемых факторов 109
5.1. Площадь листьев и фотосинтетический потенциал 110
5.2. Среднесуточные приросты и чистая продуктивность фотосинтеза 116
5.3. КПД ФАР посевов кукурузы 118
6. Продуктивность кукурузы в зависимости от применения биопрепаратов и протравителей
6.1. Структура урожая 121
6.2. Урожайность кукурузы 125
6.3. Качество зерна кукурузы 128
7. Биоэнергетическая оценка возделывания кукурузы 132
Выводы 139
Предложения производству 143
Список использованной литературы 144
Приложения 162
- Краткий обзор литературы по исследуемым вопросам
- Метеорологические условия в период проведения опытов
- Динамика влажности почвы, поливные и оросительные нормы
- Вегетационный период
- Площадь листьев и фотосинтетический потенциал
Введение к работе
Кукуруза - культура высокой продуктивности и разностороннего использования. Ни одно другое растение не имеет такого обширного и разнообразного применения. Этим обусловлено быстрое распространение и широкое использование ее во всем мире.
В мировом земледелии кукуруза по посевным площадям занимает третье место, уступая только пшенице и рису. Основные посевы ее сосредоточены в США, Бразилии, Мексике, Аргентине и других странах.
Практическое использование эффекта гетерозиса явилось новым этапом в селекции кукурузы. Лучшие межлинейные и сортолинейные гибриды выгодно отличаются своей продуктивностью от обычных сортов. По урожайности многие из них превышают ранее распространенные сорта на 20-30% и более. В то же время получение стабильно высоких урожаев зерновой кукурузы возможно только при строгом соответствии сорта или гибрида технологиям возделывания. В настоящее время все большую актуальность приобретает возделывание кукурузы на зерно по ресурсосберегающей технологии с основами био-логизации и экологизации земледелия. Применение препаратов биологического происхождения обеспечивает получение экологически чистой продукции, высокую техническую и экономическую эффективность. Биостимуляторы роста альбит (агат~25К) и Никфан повышают всхожесть, устойчивость к болезням и урожайность сельскохозяйственных культур.
В засушливых условиях Нижнего Поволжья действие этих препаратов изучалось на кукурузе, произрастающей на неорошаемых землях. Исследования, проведенные в различных почвенно-климатических зонах Волгоградской области, в условиях неорошаемой пашни показали высокую эффективность этих препаратов против основных заболеваний изучаемой культуры. Также была доказана положительная роль Альбита и Никфана в повышении урожайности и улучшении качества зерна кукурузы,
Волгоградская область относится к зоне рискованного земледелия. Основным фактором, лимитирующим продуктивность, большинства сельскохозяйственных культур в регионе является недостаток влаги. В то же время по долгосрочным прогнозам до 2010 года, пять лет будут остро- и среднезасушли-выми. Поэтому возникает необходимость расширения посевных площадей орошаемой кукурузы и разработки ресурсосберегающей технологии возделывания этой культуры на зерно на поливных землях, одним из элементов которой будет применение биологических препаратов. В связи с этим определенный интерес представляли исследования по изучению действия биостимуляторов отдельно и в комплексе с протравителями на орошаемую кукурузу, которые были выполнены в АОЗТ « Победа» Быковского района Волгоградской области в 1998...2001 годах.
В настоящее время в сложных социально-экономических условиях переход на ресурсосберегающие технологии обеспечивает получение максимальной отдачи от используемых ресурсов. Такие технологии являются одним из звеньев адаптивного растениеводства. Сорта или гибриды кукурузы, используемые в производстве должны обладать определенной изменчивостью и способностью приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания: В то же время технология в конкретных условиях среды должна учитывать пределы генетической изменчивости сорта или гибрида.
Для совершенствования технологии возделывания зерновой кукурузы следует оптимизировать сочетание особенностей природной среды с генотипом возделываемых сортов и гибридов. В связи с эти основная цель диссертационной работы сводилась к подбору перспективного сорта и гибрида, и разработке отдельных элементов ресурсосберегающей технологии эффективного возделывания кукурузы на орошаемых светло-каштановых почвах Заволжской зоны Волгоградской области.
Оптимальный режим орошения в сочетании с другими факторами обеспечивает получение максимально возможного урожая зерна с наибольшей экономической эффективностью. Сегодня на орошаемых землях необходимо внедрять водосберегающие технологии, направленные на экономное расходование водных ресурсов и получение экологически безопасной продукции.
Таким образом, в ходе предварительных исследований мы отобрали сорт и гибрид зерновой кукурузы для эффективного возделывания в условиях орошения. Впоследствии на них мы изучили действие протравителей и перспективных биостимуляторов роста и развития растений.
Научная новизна исследований заключается в том, что впервые в условиях орошаемых светло-каштановых почв Нижнего Поволжья определено: перспективный сорт кукурузы, предназначенный для эффективного возделывания на орошаемых землях, особенности формирования урожайных свойств сортом Бы-ковчанка и гибридом РОСС-331, оптимальные нормы и сроки применения биопрепаратов и протравителей, позволяющие получать высокие урожаи зерновой кукурузы.
Практическая значимость исследований заключается в рекомендации для условий орошения нового сорта кукурузы Быковчанка и разработке для него отдельных элементов ресурсосберегающей технологии возделывания, позволяющей с максимальной выгодой использовать имеющиеся трудовые, материальные и финансовые ресурсы
Реализация результатов исследований проводилась в АОЗТ «Победа» Быковского района Волгоградской области на площади 150 гектаров.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы были доложены на научной конференции Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (2000), на конференции студентов и молодых ученых (2000), на научно- практической конференции профессорско-преподавательского соста ва Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (2001), на научно-практической конференции в г. Астрахани (2001).По материалам диссертационной работы опубликовано 5 на учные статьи^ \^
Объем диссертации. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста и включает 41 таблицу.
На защиту выносятся: новые элементы технологии возделывания в условиях орошения сорта и гибрида кукурузы, эффективные дозы применения биопрепаратов, обеспечивающие получение запланированных урожаев изучаемой культуры, - оптимальные комбинации биопрепаратов и протравителей, способствующие наибольшему росту урожайности.
Краткий обзор литературы по исследуемым вопросам
По потенциалу продуктивности, пищевой промышленности и кормовым достоинствам кукуруза является одной из важнейших зерновых культур. Ее удельный вес в структуре посевных площадей и зернофуражном балансе страны весьма значительный. Расширение ее посевов на орошении и разработка интенсивных технологий возделывания обеспечивали в последние годы рост урожайности и валового сбора зерна кукурузы вдвое. Потенциальная зерновая продуктивность гибридов достигает 20 т/га и более (B.C. Шевелуха, 1992).
Как продовольственная культура кукуруза известна с древнейших времен. Родиной ее является Центральная и Южная Америка. Для коренного населения этих территорий кукуруза в то время была единственным хлебным растением. В Европу она была завезена в конце 15в. В 16 в. кукуруза известна с древнейших времен. Родиной ее является Центральная и Южная Америка. Для коренного населения этих территорий кукуруза в то время была единственным хлебным растением. В Европу она была завезена в субтропических районах земного шара. В России кукуруза известна с 17 в., однако до начала второй половины 19 в. ее выращивали как огородное растение. В настоящее время во всех странах мира на продовольственные цели используют 20-25% валового сбора зерна кукурузы.
Зерно содержит 9-12% белка, 4-6% жира (в зародыше количество жира доходит до 40% ), 65-70% углеводов, в зерне желтозерных много провитамина А. Из него изготовляют муку, крупу, кукурузные хлопья (корнфлексы), воздушную кукурузу (из рисовой кукурузы). Кукурузную муку используют в хлебопечении и кондитерском производстве. Большим спросом у населения пользуется консервированная сахарная кукуруза и замороженные початки. Зерно кукурузы - отличное сырье для крахмало-паточной, пивоваренной, спиртовой и консервированной промышленности. Из кукурузного масла вырабатывают витамин Е, используемый в медицине (А.И. Пальцев, 2004).
Велико значение кукурузы как кормовой культуры. Зерно ее ценный концентрированный корм.
Кукуруза имеет большое агротехническое значение. Она способствует очищению полей от сорняков и является кулисным растением, а также хорошим предшественником для многих полевых культур (К.Г. Шульмейстер, 1995).
На конечную величину урожайности оказывает влияние целый комплекс факторов, среди которых ведущая роль принадлежит сорту. По мнению Н.Ю. Петрова, Д.А. Котельникова (2001) в современных условиях в производство необходимо внедрять местные сорта и гибриды, наиболее адаптированные к конкретным почвенно-климатическим условиям. Сорт или гибрид дает стабильно высокие урожаи ежегодно, если он может приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям. Сегодня особенно актуально соответствие генотипа сорта и среды обитания. В связи с этим, сельским товаропроизводителям преимущественно необходимо отдавать местным сортам, нежели сортам зарубежной селекции. Так, например, завозимые в последние годы в Волгоградскую область гибриды кукурузы зарубежной селекции в большинстве своем интенсивного типа и требуют создания оптимальных условий выращивания, что не всегда возможно в реалиях сегодняшней российской действительности. Поэтому зачастую местные сорта и гибриды, достаточно адаптированные по отношению к неблагоприятным погодным условиям и несоблюдению технологий возделывания, по продуктивности превосходят импортные. Вместе с тем, чтобы повысить валовые сборы и эффективность производства зерновой кукурузы необходимо использовать один из самых доступных резервов - соблюдение оптимальной сортовой структуры (В.И, Нечаев, 1999).
Метеорологические условия в период проведения опытов
Территория АОЗТ «Победа» Быковского района относится к резко засушливому агроклиматическому району Волгоградской области. Гидротермический коэффициент составляет 0,5...0,6. Сумма положительных температур воздуха выше 10С 3000...3150С, среднегодовое количество осадков - 280...320 мм. Продолжительность безморозного периода 150... 165 дней. Среднегодовая температура воздуха 5,7...6,6С.Средняя температура января минус 10,5... минус 11,5 С, июля плюс 23...плюс 23,5 С. Даты перехода температуры воздуха через +5С - 9... 11 апреля (начало вегетации), 19...22 октября (конец вегетации). Начало активной вегетации при переходе температуры через плюс 10С - 22 апреля, конец активной вегетации -2...4 октября. Продолжительность периода с температурой выше 10 С 162.,.164 дня. Даты последних заморозков весной (в воздухе) -22...30 апреля, даты первых заморозков - 30 сентября... 6 октября.
Климат подзоны резко континентальный. Зима холодная, малоснежная. Сумма осадков холодного периода - 100...ПО мм. Устойчивый снежный покров формируется к середине декабря. В последние годы часто наблюдались зимние оттепели. Высота снежного покрова изменялась по годам от 0,05 до 0,2 м. В отдельные годы бывали совсем бесснежные зимы. Из-за отсутствия снега почва иногда промерзает на значительную глубину. Наибольшее промерзание составляла 0,9...1,1 м (в марте).
Разрушение снежного покрова начиналось рано. К середине марта зачастую снег уже сходил. Почва начинала оттаивать в марте, и к середине первой декады апреля отмечалось ее полное оттаивание.
Разница между абсолютной максимальной и минимальной температурами воздуха составляла 78С. Абсолютный максимум температур 43С, минимум - 35С.
Теплый период отличался высокими температурами воздуха и сильной засушливостью. Весной наблюдалось быстрое нарастание среднесуточных температур воздуха. Наличие сухого горячего ветра приводило к быстрому иссушению почвы. Общая сумма осадков теплого периода составляла 180...210 мм, сумма осадков за период с температурой воздуха выше ЮС 130...170 мм. Общая испаряемость 900...1000 мм в год. Число дней с суховеями достигало 80...100, из них: средней интенсивности 26...31, интенсивных 10...12, очень интенсивных -3...6, вероятность последних составляла 75...90%.Часто наблюдались пыльные бури.
Таким образом, низкая относительная влажность воздуха на фоне высоких температур приводила к значительному перегреву почвы. В отдельные жаркие дни температура поверхности открытой почвы достигала 600С и выше. В связи с этим возникала необходимость выращивания кукурузы на орошении, где эта культура не ощущала неблагоприятного воздействия засухи. В неорошаемом земледелии на светло-каштановых почвах урожайность кукурузы в последние годы колеблется от 1,7 до 1,9 т/га. На орошении продуктивность этой культуры в 4 и более раз выше.
Динамика влажности почвы, поливные и оросительные нормы
В зоне Нижнего Поволжья влага является одним из факторов, лимитирующих получение высокой урожайности большинства сельскохозяйственных культур, в том числе и кукурузы. Разработ кой режимов орошения полевых культур в различных почвенно климатических условиях занимались И.С.Костин (1971),П.И.Коровин (1975), И.П.Кружилин (1976,1982,1984,1989), А.С.Кружилии (1977), М.С.Григоров (1981, 1985), М.Н.Багров, Н.Г.Воронин (1989), С.Д.Лысогоров, В.П.Кириченко (1991), СЮ, Сергеев (1995), С.Д.Лысогоров, В.А.Ушкаренко (1995), М.К.Тихонова (2001) и др. Влагообеспеченность сельскохозяйственных культур определяется наличием почвенной влаги, ее подвижностью и доступностью. Вода участвует во всех процессах, происходящих в растении. От содержания воды в клетках полевых культур, в частности кукурузы, зависит интенсивность процессов фотосинтеза, обмена веществ, роста и дыхания. В клетках растений происходит постоянный водообмен, который включает в себя поглощение, передвижение, распределение воды и ее испарение в окружающую среду. Эти процессы происходят благодаря транспирации, в результате создается непрерывный ток воды от корней к листьям, предохраняющий растения от перегревания.
Критическая влажность почвы соответствует коэффициенту устойчивого завядания и наступает в тот момент, когда корневая система растений не может больше поглощать почвенную влагу. Дефицит влаги в почве в условиях неорошаемой пашни в засушливой зоне остается основным фактором, ограничивающим рост и
развитие сельскохозяйственных культур. На орошаемых землях он искусственно регулируется за счет поддержания влажности почвы в заданном режиме.
Таким образом, реализовать потенциальные возможности сортов и гибридов кукурузы в крайне засушливых условиях Волгоградской области можно только в орошаемом земледелии.
Вместе с тем, по мнению В.Е.Приходько (1996) в пустынно-степных регионах надежное функционирование и производство продукции земледелия без дополнительного увлажнения невозможно, а в степных районах - ирригация важнейшее условие получения гарантированных урожаев и устойчивого функционирования почв.
По данным Н.И.Васильева (1990) орошаемые земли в Поволжье занимают 4% сельскохозяйственных угодий и обеспечивают сбор более четверти продукции растениеводства.
Вегетационный период
Изучению ростовых процессов, характеризующих степень экологической пластичности сортов и гибридов кукурузы посвящены работы: Н.Н,Кулешова (1956), Г. М. Добрынин а (1969), В.С.Шевелухи (1992), М.К.Тихоновой (2001), И.В. Таранова (2003) и др.
Определение роста в разные годы сформулировали Ф.Э.Реймерс (1956,1959), М.Х.Чайлахян (1958), С.О.Гребинский (1969), П.И.Гупало (1971), и др. Вместе с тем все они единодушно признали и отразили в своих формулировках сабининское понимание роста. По Д.А.Сабинину (1968): « рост - это процесс новообразования элементов структуры организма »
Наиболее всесторонне рост растений в последние годы изучен В.С.Шевелухой (1992). Характеризуя ростовые процессы в растениях, он дает следующее определение: «Рост можно определить как процесс дифференцировки структуры организма за счет образования новых и увеличения старых его элементов (молекул, органелл, клеток, тканей и органов), оказывающий решающее влияние на распределение, перераспределение и использование образующихся при фотосинтезе и метаболизме органических веществ, а также поглощенных минеральных солей и воды, идущих на образование новых органов и тканей, их регенерацию и на запасные отложения».
В то же время наряду с ростом огромное значение имеет своевременное развитие растений.
Установлено, что если по каким-то причинам на определенном этапе органогенеза нарушены процессы развития растений, то затрудняется наступление следующей фазы и возникшие нарушения в будущем, не могут быть полностью компенсированы. В результате мы не сможем получить запланированные урожаи зерновой кукурузы.
На рост и развитие растений оказывают влияние множество факторов. Исследования, проведенные в различных почвенно-климатических зонах страны выявили четкую периодичность роста кукурузы по фазам развития и этапам органогенеза и установили ведущую роль температурного фактора в проявлении ритмов роста изучаемой культуры
Максимальное накопление массы урожая кукурузой происходит в период прохождения 7-8 и 10 этапов органогенеза. Среднесуточные температуры воздуха 8-10С в эти периоды наиболее опасны, так как ведут к резкому снижению урожайности.
Отклонение факторов внешней среды в ту или иную сторону от оптимальных значений вызывает изменения в суточном росте кукурузы. Резкие колебания температуры воздуха приводят к нарушению ростовых процессов. Верхняя граница оптимальной для роста кукурузы температуры находится около 26С, нижняя граница приближается к 22 С.
Площадь листьев и фотосинтетический потенциал
Важнейшим показателем фотосинтетической деятельности растений является площадь листьев, так как в процессе фотосинтеза зеленый лист, поглощая энергию солнечной радиации, преобразует ее в потенциальную энергию органического вещества.
А.А.Ничипорович (1955,1956,1963,1967), А.М.Дорохов (1959, 1964), Д.А.Алиев (1974) отмечают прямую зависимость между величиной площади листьев и урожайностью.
По мнению А.А.Ничипоровича (1963) наиболее продуктивны те растения, которые способны формировать наибольшую площадь листьев (Л макс.) при незначительном снижении показателей интенсивности фотосинтеза.
По данным А.А.Ничипоровича (1961), Г.П. Устенко (1963), Г.Е.Листопада и др. (1976, 1978, 1979), А.Ф.Иванова и др.(1979), определяющими условиями получения наивысшей продуктивности посевов являются оптимальная агротехника, наличие тепла, влаги, питательных веществ и высокий приход ФАР, 60-80 тыс.м/га площади листовой поверхности и суточный прирост биомассы до 600 кг/га.
А.С. Оканеяко (1965,1971), А.С.Оканенко, Н.М.Гойса, Б.А. Митрофанов (1973), М.К. Каюмов (1986) установили, что создание высокопродуктивных посевов в оптимальных условиях влагообес-печенностн и минерального питания возможно при использовании сортов и гибридов, которые устойчивы к преждевременному отмиранию листьев нижних и средних ярусов, снижению коэффициента хозяйственной эффективности урожая.
Результаты наших исследований показали, что на формирование листовой поверхности растений в посевах зерновой кукурузы большое влияние оказывало применение орошения и биостимуляторов роста и развития. При достаточной влагообеспеченности в сочетании с применением биопрепаратов и протравителей растения значительно увеличивают ассимилирующую поверхность и накапливают наибольшее количество биомассы, которая обусловливает величину урожая кукурузы.
У растений изучаемой культуры листообразование на всех вариантах опыта происходило быстрее, чем на контроле без обработок. В то лее время пик прироста листовой поверхности на всех вариантах опыта, включая контроль, наблюдался перед началом формирования зерна. Впоследствии величина листовой поверхности постепенно уменьшалась. 2001 год отличался средним количеством осадков среди 4 лет исследований. Динамика площади листьев у сорта зерновой кукурузы Быковчанка осуществлялась следующим образом, В начале вегетационного периода кукурузы зарегистрированы незначительные величины листовой поверхности.
