Содержание к диссертации
Введение
1. Обоснование направления исследований по по вышению урожайности кукурузы (обзор литературы) 7
1.1. Биологические особенности роста и развития кукурузы 7
1.2. Роль густоты стояния и способов посева при возделывании кукурузы 13
1.3. Применение гербицидов на посевах кукурузы 22
2. Методика и условия проведения опытов 32
2.1. Схема и методика проведения опытов 32
2.2. Технология 34
2.3. Наблюдения, анализы, учеты 35
2.4. Характеристика почв 38
2.5. Погодно-климатические условия 40
3. Влияние густоты стояния и способов посева на условия произрастания растений кукурузы 48
3.1. Влагообеспеченность и водопотребление растений кукурузы при различной густоте стояния 48
3.2. Пищевой режим почвы 53
3.3. Фитосанитарное состояние посевов кукурузы 59
4. Особенности формирования урожайности и кормовых достоинств кукурузы в зависимости от густоты стояния и способов посева 64
4.1. Рост и развитие кукурузы 64
4.2. Фотосинтетическая деятельность посевов кукурузы 73
4.3. Особенности формирования урожайности зерна и его структуры 79
4.4. Кормовые достоинства кукурузы в зависимости от густоты стояния и способов посева 84
5. Экономическая и биоэнергетическая оценка различной густоты стояния и способов посева кукурузы 89
Основные выводы 97
Рекомендации производству 99
Литература 100
Приложения 116
- Биологические особенности роста и развития кукурузы
- Схема и методика проведения опытов
- Влагообеспеченность и водопотребление растений кукурузы при различной густоте стояния
- Фотосинтетическая деятельность посевов кукурузы
Введение к работе
Актуальность темы. Ростовская область - крупнейшая сельскохозяйственная область России, природно-климатические условия которой очень разнообразны. Она является одним из основных регионов по производству зерна и животноводческой продукции. При этом животноводческая отрасль очень нуждается в полноценных кормах.
В условиях Дона источником увеличения валовых сборов фуражного зерна является кукуруза. Ежегодно посевы кукурузы на зерно, силос и зеленый корм составляют 800 тыс. - 1 млн. гектаров.
Уровень и качество заготовляемых кормов в значительной мере зависят от внедрения в производство новых высокоурожайных сортов и гибридов, применения научно обоснованной технологии их возделывания.
В последние годы появились новые гибриды с эректоидным расположением листьев, однако при выращивании кукурузы на зерно специалисты сельского хозяйства в настоящее время ориентируются на рекомендации, разработанные для районированных отечественных гибридов, так как научных разработок по технологии возделывания новых гибридов недостаточно.
Поэтому большую актуальность приобретают исследования, направленные на разработку элементов интенсивной технологии возделывания кукурузы с учетом морфологических и биологических особенностей гибридов нового поколения в соответствии с их целевым назначением. Таких как густота стояния и способов посева для конкретных почвенно-климатических условий зоны.
Цель и задачи исследований. Целью исследований было изучение особенностей формирования урожая и качества зерна нового поколения сред-неранних гибридов кукурузы с эректоидным расположением листьев в зависимости от густоты стояния и способов посева на черноземах обыкновенных Ростовской области. В процессе исследований решены следующие задачи:
Материалы диссертационной работы ежегодно докладывались на кафедре растениеводства Дон ГАУ, научно-практических конференциях: 2002 (Всероссийский научно-исследовательский институт сорго и других зерновых культур), 2003 (Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия). Проведена производственная проверка и внедрение разработок в хозяйствах южной зоны области: ОАО «Сорго» и ГУП ОПХ «Экспериментальное» Зерноградского района). По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 139 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу и 9 рисунков, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, списка литературы. Библиографический список включает 185 источников, в т.ч. 12 работ иностранных авторов.
Диссертационная работа подготовлена на основании материалов исследований, проведенных самостоятельно на полях крестьянско-фермерского хозяйства «Тарпан» Зерноградского района Ростовской области.
Основные положения, выносимые на защиту:
Особенности роста и развития, урожайность и качество зерна кукурузы в зависимости от густоты стояния и способов посева.
Влияние густоты стояния растений на водный и пищевой режим почвы, фитосанитарное состояние и фотосинтетическую деятельность посевов нового среднераннего гибрида кукурузы Караибе с эректоидным расположением листьев.
Биоэнергетическая и экономическая оценка результатов исследований.
Определена зависимость формирования урожая кукурузы от влаго-обеспеченности почвы.
Изучена зависимость формирования урожая кукурузы от содержания питательных веществ в почве при различной густоте стояния.
Установлена засоренность посевов в зависимости от густоты стояния и способов посева.
Выявлены особенности роста и развития кукурузы в зависимости от густоты стояния и способов посева на рост и развитие кукурузы.
Установлена чистая продуктивность фотосинтеза кукурузы.
Изучена динамика формирования сухой массы кукурузы.
Определена урожайность зерна и элемент его структуры при различной густоте стояния и способах посева кукурузы.
Определены кормовые достоинства кукурузы в зависимости от влияния густоты стояния и способов посева на кормовые достоинства.
Дана экономическая и биоэнергетическая оценка возделывания среднераннего гибрида кукурузы в зависимости от густоты стояния и способов посева.
Новизна исследований. Впервые на черноземах обыкновенных в условиях неустойчивого увлажнения Ростовской области изучены во взаимосвязи роль густоты стояния и способов посева нового среднераннего гибрида кукурузы Караибе* с учетом биологических и хозяйственных особенностей.
Практическая ценность и реализация результатов исследований. Результаты исследований, проведенные на полях крестьянско-фермерского хозяйства «Тарпан» Зерноградского района позволяют рекомендовать производству оптимальную густоту стояния и способы посева при возделывании нового среднераннего гибрида кукурузы, обеспечивающего максимальную экономическую и биоэнергетическую эффективность.
Биологические особенности роста и развития кукурузы
Кукуруза - одна из самых высокоурожайных и распространенных в мире культур универсального использования. Ее зерно идет на производство комбикормов и пищевых продуктов: муки, крупы, хлопьев, кукурузных палочек и т.д.
Ее используют для получения масла, крахмала, сахара, спирта и других видов промышленной продукции. Кукуруза очень широко используется при кормлении крупного рогатого скота в виде концентратов и сочных кормов (Г.Е. Шмараем, 1975; B.C. Шевелуха, 1986; B.C. Циков, Л.Н. Матюха, 1989).
В мировом производстве зерна 32,6 % приходится на кукурузу (600,4), рис (586,5), пшеницу (583,6) и ячмень (130 млн. тонн). Они дают основное количество калорий, белка, лизина в валовом производстве (В.Г. Рядчи-ков,2002).
Потребность России в кукурузном зерне составляет около 4 млн. тонн, при этом его фактическое производство никогда не превышало этот показатель, а в последние годы снизилось до 0,8-2,7 млн. тонн. Поэтому необходимо дальнейшее расширение посевов кукурузы для зерновых целей, а также повышение ее урожайности. По данным ВНИИ кукурузы к 2005 году в стране нужно иметь не менее 900 тыс. гектаров, а в перспективе целесообразно достичь 1,3-1,4 млн. га кукурузы на зерно (B.C. Сотченко, Л.И. Мусорина, 2002).
При этом около 80 % посевов кукурузы в нашей стране размещается в районах недостаточного и неустойчивого увлажнения (И.Н. Соляник и др., 1999).
В условиях нашей области возделывание кукурузы позволяет получать как высококачественное зерно используемое на фураж, продовольственные и технические цели, так и сочные корма. В структуре посевных площадей среди зерновых культур она занимает третье место после озимой пшеницы и ячменя, а среди кормовых культур - ведущее. Из нее заготавливают 75-80 % силоса (Агаджанян Г.А., 1978).
Зерно кукурузы отличается высокими кормовыми достоинствами. В нем содержится примерно 14-15 % воды; 10,5-13,5 % - белков; 66 % безазотистых экстрактивных веществ; 6,5 % жира; 1,5 % золы; 2,5 % клетчатки, а также витамины (Подгорный П.И., 1963). Питательная ценность 1 кг зерна соответствует 1,34 корм.ед. В составе ее зеленой массы 12 % сахара, много каротина и витамина С.
При изучении химического состава кукурузы установлено, что в отдельных частях зерновки накапливается разное количество питательных веществ. Так, крахмал сконцентрирован в эндосперме, а белок, сахар и масло в зародыше (М.И. Смирнова-Иконникова, Ф.Ф. Парамонов, 1963).
Химический состав зерна кукурузы зависит от сортовых особенностей и зоны возделывания. В зерне выращенном в зоне черноземов было больше на 10 % сырого протена и на 17 % сырого жира, чем в зоне светло-каштановых почв. Клетчатка накапливалась на светло-каштановых почвах (Г.А. Медведев, Д.В. Ефанов, С.Д. Шадрин, 2001).
Семена кукурузы начинают прорастать при температуре не ниже 8С, а всходы появляются при 10-12С. При пониженной температуре корневая система растения слабо использует питательные вещества почвы. По мере повышения темперутары рост кукурузы усиливается, особенно при 20-27С. Заморозки весной повреждают всходы, а осенью листья. При этом весенние заморозки эта культура переносит легче, чем осенние (А.А. Мухин, 1984).
На протяжении всего периода вегетации кукуруза требовательна к повышенному температурному режиму. Однако, во время цветения, при высо кой температуре ( 32С) и низкой влажности воздуха ( 30 %), пыльца высыхает и теряет свою способность к оплодотворению. В результате этого в початках кукурузы наблюдается череззерница и резко снижается урожайность (Ф.М. Куперман, 1977).
Кукуруза - это светолюбивое растение. Особенно требовательна она к освещению в молодом возрасте в течение первых 30-40 дней от всходов. Поэтому загущенность, а также засоренность посевов неблагоприятно отражаются на росте и развитии растений.
Наибольшая величина фотосинтетического потенциала отмечается в фазу цветения до молочной спелости, к этому времени площадь листьев достигает своей максимальной величины. Наибольший прирост сухой массы отмечен к фазе цветения, причем при увеличении густоты стояния в сравнении с оптимальной накопление сухой массы снижалось (Г.П. Устенко, 1963; А.А. Запорожченко, 1978).
Среди факторов жизнедеятельности растений кукурузы воде принадлежит важнейшее место. Она, наряду с другими факторами, одна из определяющих величину продуктивности растений (Т.Р. Толорая, В.П. Малока-нова, 2001). В условиях хорошего водоснабжения листья кукурузы, имеют глянцевато-зеленую окраску, способны противостоять перегреву и сохранять высокую продуктивность. При ограниченных запасах влаги в почве листья становятся светло-зелеными, жесткими и узкими. Оптимальные условия увлажнения складываются, когда влажность в корнеобитаемом слое почвы поддерживается на уровне 75-80 % полевой влагоемкости. Однако наибольшее потребление влаги приходится на период образования наибольшего количества органического вещества, т.е. в фазу начала налива зерна. Поэтому для получения высоких и устойчивых урожаев в нашей зоне неустойчивого и недостаточного увлажнения (при годовых осадках 400-500 мм) необходимо-применять весь комплекс агротехнических мероприятий направленных на накопление и сохранение влаги в почве.
Схема и методика проведения опытов
В последние годы в нашей стране и за рубежом в экспериментальных работах с кукурузой в полевых условиях значительное внимание уделяется постановке многофакторных опытов, в которых во взаимосвязи изучается действие на урожай ряда агротехнических приемов при различном их сочетании. Опыт показывает, что наиболее полное и всестороннее влияние того или иного фактора на урожай можно оценить лишь в том случае, если он изучался в комплексе с другими приемами.
Нами был заложен двухфакторный полевой опыт: влияние густоты стояния и применение гербицидов на урожайность одного из гибридов нового поколения с эроктоидным расположением листьев. Для изучения был взят среднеранний гибрид (ФАО-200) американской селекции Караибе, который по своим морфологическим особенностям в полной мере соответствует гибридам нового поколения.
Густота стояния растений взята расчетная с учетом литературного обзора для данной зоны. Интервал - 10 тыс. растений. В качестве контрорля нами использовался вариант посева с междурядьями 70 см и двух междурядных культивации без применения гербицидов.
Караибе - простой среднеранний гибрид, включен в Госреестр по Нижневолжскому (8) и Северо-Кавказскому (6) региону. Угол между главной остью метелки и боковыми веточками средний. Боковые веточки метелки от прямых до слегка изогнутых. Интенсивность антоциановой окраски шелка от очень слабой до слабой. Длина главной оси метелки выше верхней боковой ветви. Растение от среднего до высокого. Початок от среднего до длинного. Зерно кремнисто-зубовидное. Окраска верхней части зерна желтая. Интенсивность антоциаоновой окраски стержня початка от слабой до средней (у 50% растений окраска отсутствует). Устойчив к гельминтоспориозу, фуза-риозом початков поражается слабо, бактериозом слабо и средне. Максимальная урожайность нового гибрида по данным Государственного сортоиспытания 8,2 т/га. Для этого гибрида характерна высокая скорость высыхания зерна после созревания. Длина вегетационного периода составляет 90-104 дня (B.C. Ролев, Д.В. Тоцкий, В.М. Гончарова, 1999).
Гербициды в опыте вносили ранцевым опрыскивателем в соответствии с действующими рекомендациями: 2,4Д (аминная соль) применялась в фазе 3-5 листьев в дозе 0,8 кг/га д.в., а харнес вносился до посева в дозе 2 кг/га, с последующей заделкой его под культивацию на глубину 8-10 см.
При закладке полевого опыта руководствовались методиками полевого опыта Б.А. Доспехова (1985), методическими указаниями ВНИИ кукурузы (Д.С. Филев и др., 1967, 1980), методическими указаниями по проведению научных исследований в земледелии, растениеводстве и агрохимии (1976 г.), инструкцией по агрохимическим анализам для опытных станций ВНИИ кукурузы (1976), методическими указаниями по проведению агрохимических анализов почв и растений (А.Я. Гетманец, 1978).
Повторность опыта четырехкратная , площадь делянки 200 м , учет--ной 50 м . Урожай зерна приводится к 14 % влажности и 100% чистоте.
Результаты полевого опыта подвергали математической обработке методом дисперсионного анализа (Б.А. Доспехов, 1979).
Работы по обработке почвы, посев и уход за посевами выполнялись современными средствами механизации. Обработка почвы складывалась следующим образом: - дискование стерни в 1-2 следа на глубину 10-12 см; - вспашка комбинированным пахотным агрегатом на глубину 27 30см; - осенняя культивация на глубину 10-12 см; - весеннее боронование; - ранневесенняя и предпосевная культивация на глубину 8-10 см.
Посев проводился в оптимальный срок сеялкой СУПН-8 с междурядьями и нормами высева согласно схеме опыта. Глубина заделки семян 8-10 см.
Через 3-4 дня после посева выполнялось слепое боронование, а по всходам оно проводилось в фазу 3-5 листьев растений кукурузы по всем вариантам опыта.
Междурядная обработка проводилась при 3-5 и 7-8 листьев у растений кукурузы. Учет урожая кукурузы на зерно проводился вручную в початках и после подсушивания образца с массой початков 5 кг, они обрушивались, и определялся выход зерна для расчета урожайности зерна с каждой делянки (Е.Д. Казаков, 1983) зерно с обрушенных початков использовалось для анализов. Все работы по подготовке почвы, посеву, уходу за растениями и уборке урожая выполняли в оптимальные агротехнические сроки.
Влагообеспеченность и водопотребление растений кукурузы при различной густоте стояния
В этих условиях проходило цветение и опыление растений кукурузы. Поэтому из-за сильной почвенной и воздушной засухой и повышенным температурным режимом большая часть пыльцы на растениях была стерильной и растения не смогли завязать, а в дальнейшем и сформировать полноценный початок кукурузы.
В основном погодные условия этого года были крайне неблагоприятны для формирования высокого урожая кукурузы.
По условиям увлажнения вегетационного периода 2002 года можно отметить, что в целом он был близким к среднемноголетним показателям. Так, сумма осадков за период апрель-сентябрь составила 248,1 мм к 235,6 мм по среднемноголетним данным. Однако, выпадение осадков носило крайне неравномерное распределение их в течение вегетации растений кукурузы. Так, очень засушливым был май - 10,3 мм (22,6 % к норме) и июль - 21,5 мм (45,7 % к норме). В связи со значительным недобором осадков в мае и отсутствием достаточного количества влаги в посевном слое почвы сроки посева кукурузы были сдвинуты в сторону поздних. Полные всходы при этом были несколько изреженными. Последующие осадки выпавшие в июне - 111,2 мм (174,8% к норме) существенно улучшили условия роста и развития растений кукурузы. В течение вегетационного периода среднесуточная температура воздуха была близкой к среднемноголетней, за исключением июля, когда отмечалось превышение над нормой на +3,5С.
В целом погодные условия 2002 года были благоприятные для возделывания кукурузы. Таким образом, анализируя погодные условия за годы проведения опытов, можно отметить, что лучшими они были в благоприятном по увлажнению 2000 году, а худшие в засушливом 2001 году. В 2002 году погодные условия для кукурузы были близкими к среднемноголетним показателям.
Водный режим почвы зависит от количества осадков, температуры и влажности воздуха, радиационного баланса и других агрометеорологических условий.
Для динамики водного режима почвы черноземов области характерны два периода: осенне-весеннее накопление влаги и летнее иссушение. Черноземы способны накапливать значительные запасы влаги при промачивании их на глубину 1,5-2 м.
В условиях Ростовской области накопление влаги в почве начинается в октябре-ноябре и продолжается в зимний (при теплой зиме) и весенний периоды. Максимальные запасы влаги в почве отмечаются весной (конец марта - начало апреля). Недостаток влаги в почве в мае-июне при высоких температурах и сухих ветрах является основной причиной снижения урожайности зерновых культур. Важнейшим агротехническим приемом, который в определенной степени определяет уровень влагообеспеченности растений кукурузы, является оптимальная густота стояния.
Изучение водного режима почвы под кукурузой в зависимости от густоты стояния проведено нами в контрольном варианте посева кукурузы с междурядьями 70 см. + двух междурядных культивации.
В наших опытах запасы продуктивной влаги под кукурузой зависели от количества выпавших осадков, фазы развития растений и густоты стояния (табл. 3.1, рис. 4, 5, приложение 1).
В условиях 2000 года запасы продуктивной влаги в фазу всходов в рицательно сказалось на формирование урожайности кукурузы в этом году, как это будет показано далее. К фазе полной спелости было отмечено повышение влажности в 2000 году до 72,6-86,8 мм и в 2001 году до 24,9-36,7 мм за счет выпавших осадков в этот период. Необходимо отметить, что с повышением густоты стояния растений кукурузы во все годы проведения опытов количество продуктивной влаги в метровом слое почвы снижалось из-за большего расхода ее на развитие большего количества растений на 1 га.
Налив и созревание зерна в наиболее благоприятных условиях проходили во влажном 2000 году, что положительно отразилось на уровне урожайности гибрида Караибе в этом году.
Нашими исследованиями установлена достоверная связь между запасами продуктивной влаги в метровом слое почвы и урожайностью зерновой кукурузы. Причем эта связь более тесная в поздние фазы развития растений, когда часто отмечается недостаток влаги в почве. Так, коэффициент корреляции урожайности с запасами влаги в фазу всходов составил (г = 0,16), а в фазу выметывания (г = 0,75).
Установлено, что оптимальная густота стояния растений кукурузы не только способствует повышению урожайности, но и более экономному расходу почвенной влаги на формирование урожая (табл. 3.2).
Фотосинтетическая деятельность посевов кукурузы
Фотосинтез важнейшее свойство жизнедеятельности растений. В процессе фотосинтеза растения, преобразуя энергию солнечного света в энергию химических связей, создают материальную и энергетическую базу для собственного роста и развития.
Одним из условий для максимального использования ФАР является создание посевов с оптимальной площадью листьев, способной длительное время находиться в активном состоянии (снабжать ассимилянтами репродуктивные и запасающие органы растения).
В конце вегетационного периода важно, чтобы листья перемещали в репродуктивные органы максимальное количество пластических веществ, накапливающихся в структурах самих листьев (А.А. Ничипорович, 1966). Управление процессами, их регулирование представляет собой один из наиболее эффективных путей управления продуктивностью растений путем воздействия на его урожайность. При этом густота стояния растений, оказывая влияние на водный и пищевой режим почвы, как правило, воздействует на ростовые процессы кукурузы, величину ассимилирующей поверхности и в целом на продуктивность растений.
Нашими исследованиями установлено, что на разных фазах роста и развития кукурузы динамика прироста листовой поверхности имела свои особенности (табл. 4.5, рис. 6).
Значительное влияние на формирование площади листьев оказывает густота посевов и ширина междурядий. Известно, что отдельно взятое растение при благоприятных условиях может образовать большую ассимиляционную поверхность, но недостаточное количество растений на единице площади приводит к недобору суммарной площади листьев. Это подтверждается и нашими исследованиями.
В начале вегетации, в фазу 5-7 листьев, площадь листовой поверхно-сти была наименьшей и составляла по вариантам опыта 1,50-2,23 дм , а с увеличением густоты стояния наблюдалось уменьшение площади листьев единичных растений. Так, при посеве с густотой 50 тысяч растений на гектар, мы имели площадь листьев по изучаемым вариантам в фазу выметывания в среднем за три года 54,0-63,2 дм2, а при густоте 70 тыс/га - 50,7-59,9 дм2 на одно растение и при 90 тыс/га - 49,0-55,3 дм , соответственно.
Как видно из таблицы 4.5 влияние способов посева и применения гербицидов было очевидным. Так, в варианте при посеве с междурядьями 45см + харнес, в фазу выметывания при всех изучаемых густотах стояния площадь листовой поверхности была выше, чем в других вариантах опыта. К фазе восковой спелости площадь листовой поверхности на всех вариантах опыта снижалась за счет частичного усыхания нижнего яруса листьев кукурузы, хотя вышеуказанные закономерности сохранились.
Своего максимального значения площадь листовой поверхности на растение кукурузы достигала в фазу выметывания в варианте посева с междурядьями 45 см, применением харнеса 2 кг/га и густотой стояния растений 40-50 тыс/га и составила 63,1-63,2 дм .
В зависимости от условий выращивания кукурузы изменялась общая площадь листовой поверхности на 1 га и соответственно чистая продуктивность фотосинтеза (табл. 4.6).
Общая площадь листовой поверхности на 1 га зависит от количества растений кукурузы находящейся на этой площади к моменту уборки урожая и от площади листьев одного растения в каждом изучаемом варианте опыта. Расчеты проведенные нами показали, что наибольшая площадь листовой поверхности на 1 га при всех густотах стояния отмечалась на вариантах технологии возделывания кукурузы с применением гербицидов, которая составила: посев 70 см + две междурядные обработки + 2,4 Д аминная соль 21,3-39,3 тыс./м /га; посев 70 см + харнес - 23,8-42,5 тыс./м /га и посев 45 см + харнес - 24,0-41,4 тыс./м/га. Необходимо отметить, что общая площадь листьев возрастала с увеличением густоты стояния от 40 до 90 тыс/га по всем изучаемым вариантам технологии возделывания кукурузы.
