Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 8
1.1 Отношение кукурузы к факторам внешней среды 8
1.2 Влияние кремнийсодержащих препаратов и комплексных микроудобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур 21
2 Условия и методика проведения исследований 38
2.1 Характеристика почвенно-климатических условий 38
2.2 Место проведения, схемы опытов и методики проведения исследований 46
3 Фотосинтетическая деятельность кукурузы в зависимости от обработки кремнийсодержащими препаратами 51
3.1 Динамика развития ассимиляционной поверхности листьев в зависимости вида и срока применения кремнийсодержащих препаратов 51
3.2 Чистая продуктивность фотосинтеза 66
4 Влияние кремнийсодержащих препаратов на урожайность кукурузы при возделывании на силос 71
4.1 Биометрические показатели кукурузы в зависимости от приемов возделывания 71
4.2 Урожайность кукурузы 81
4.3 Влияние кремнийсодержащих препаратов на кормовые достоинства кукурузы 87
4.3.1 Биохимический состав кукурузы 87
4.3.2 Изменение кормовой ценности кукурузы под влиянием кремнийсодержащих препаратов 92
5 Формирование зерновой продуктивности кукурузы в зависимости от вида и срока применения кремнийсодержащих препаратов 103
5.1 Структура урожайности 103
5.2 Качество зерна кукурузы 112
6 Экономическая и энергетическая эффективность приемов возделывания кукурузы 118
Заключение 127
Предложения производству 131
Литература 132
Приложение 162
- Отношение кукурузы к факторам внешней среды
- Динамика развития ассимиляционной поверхности листьев в зависимости вида и срока применения кремнийсодержащих препаратов
- Урожайность кукурузы
- Экономическая и энергетическая эффективность приемов возделывания кукурузы
Отношение кукурузы к факторам внешней среды
Кукуруза – высокоурожайное кормовое растение разностороннего использования. По урожайности зерна и зеленой массы, по универсальности использования превосходит почти все кормовые культуры. Она является одной из наиболее продуктивных и распространенных культур в мировом земледелии (Уваров Г.И., 2010). Род кукурузы Zea представлен единственным видом Zea mais L. Кукуруза относится к семейству мятликовых (Роасeaе или Grаmiпеа). (Шпаар Д., 1998).
Зерно кукурузы отличается высокими кормовыми достоинствами – 1 кг содержит 1,3 корм. ед., тогда как зерно ячменя 1,2 корм. ед., овса – 1 корм. ед. В нем 65-70 % безазотистых экстрактивных веществ, 9-12 % белка, 4-5 % жира и очень мало клетчатки. Зерно этой культуры пригодно для кормления всех видов животных и птицы, как высокоэнергетический корм (Толорая Т.М., 2003).
Зерно кукурузы содержит много крахмала, белков, жиров. Оно широко используется не только для продовольственных целей, но и для фуражных и в качестве сырья для перерабатывающей промышленности. Кукуруза применяется в пищу в вареном и консервированном виде. Из зерна кукурузы вырабатывается мука, которую применяют в смеси с пшеничной или ржаной, для выпечки хорошего по вкусу и высокопитательного хлеба (Посыпанов Г.С., 1997).
Один килограмм сухого зерна кукурузы содержит 78 г переваримого протеина. Но в то же время протеин кукурузы беден незаменимыми аминокислотами – лизином и триптофаном и богат малоценным в кормовом отношении белком зеином. В последнее время совместными усилиями селекционеров и биохимиков были созданы гибриды кукурузы, которые практически не уступают по урожаю зерна обычным аналогам. По содержанию в зерне незаменимой аминокислоты – лизина, превосходят аналоги на 60-80 %. Кукуруза с высоким содержанием лизина позволяет экономить не менее 15-20 % высокобелковых дефицитных кормов. (Циков В.С., Матюха Л.А., 1989)
Кукуруза является однолетним, однодомным, раздельнополым перекрестноопыляющимся растением. Стебель у кукурузы прямостоячий, толщиной от 2 до 5 см, его высота у различных гибридов, в зависимости от климатических условий, агротехники и почвенного плодородия может колебаться от 0,5 до 6-7 м. Количество листьев у кукурузы довольно устойчивый сортовой признак, который мало изменяется от приемов возделывания. Растения у раннеспелых гибридов имеют 10-12 листьев; среднеранних – 12-14; среднеспелых –14-16; среднепоздних – 16-18 и позднеспелых – 18-20 листьев. (Володарский Н.И., 1986)
Кукуруза – культура, весьма требовательная к условиям произрастания. Но она хорошо приспосабливается к условиям произрастания и может при хорошей, правильной агротехнике реализовать потенциал сорта или гибрида. Вместе с тем она может продуктивно использовать почвенно-климатические факторы и при правильном подборе гибридов, высоком уровне агротехники обеспечивать высокий урожай, что является важной экологической особенностью культуры (Чирков А.И., 1992).
Кукуруза – это засухоустойчивая культура, но по водопотреблению занимает первое место среди зерновых культур. Это объясняется способностью формировать высокий урожай при экономной затрате воды. Наибольшая потребность в воде у нее бывает в период выбрасывания метелок и цветения. Кукуруза также использует осадки второй половины лета, которые являются уже бесполезные для других хлебов (Уваров Г.И., 2010).
Кукуруза - светолюбивая культура, не требующая слишком продолжительного, но в то же время интенсивного освещения. Она относится к растениям короткого дня. Оптимальная продолжительность светового дня для нее 12-14 ч (Шпаар Д., 1998).
Кукуруза является теплолюбивым растением. Минимальная температура прорастания семян составляет 8-10С. Жизнеспособные всходы появляются при температуре 10-12С через 18 дней, при температуре 20С — через 7 дней, оптимальная температура для роста варьирует в переделах 25-30С, максимальная температура, при которой рост кукурузы прекращается, составляет 45-47С, сумма основных активных температур для созревания составляет 1800-2600С. Заморозки (минус 2-3С) повреждают всходы, но в течение недели они отрастают. Кукуруза легче переносит весенние заморозки, чем осенние. Заморозки весной не вредят кукурузе, если при них не повреждается точка роста. Осенние заморозки до уровня ниже минус 4С вызывают отмирание растений и снижение питательности корма. Высокую потребность кукурузы в тепле необходимо учитывать при определении сроков посева и уборки (Посыпанов Г.С., 1997).
Кукуруза – культура, которая требует почв с хорошо выраженной зернистой и комковатой структурой, чтобы плотность почвы была в пределах 0,9-1,25 г/см3. Оптимальное содержание фосфора в почвах должно быть не менее 100 мг/кг, обменного калия 100-150 мг/кг почвы.
Создавая большую органическую массу, она выносит из почвы много минеральных питательных веществ. Этот вынос должен быть восполнен внесением в почву органических и минеральных удобрений. В почве постоянно идут естественные процессы мобилизации питательных веществ, перевода их из неусвояемой растениями формы в усвояемую. Однако этот процесс идет не всегда достаточно быстро. Соотношение элементов питания в почве нередко бывает неблагоприятным, тот или иной элемент питания оказывается в минимуме в период, когда растение нуждается в нем больше всего. В силу этих причин применение удобрений дает высокий эффект (Володарский Н.И.,1986).
Эффективность действия вносимых под кукурузу минеральных удобрений зависит от многих факторов, основные из которых – плодородие почвы и влагообеспеченность, предшественник и системы удобрения, виды и формы применяемых удобрений, сроки и способы их внесения, роль отдельных элементов корневого питания в жизни растений и влияние каждого из них на рост, развитие кукурузы и в итоге на ее урожайность (Кукуруза (Выращивание…), 2009; Gypta S.C., Dowdy V.R., 1977).
Минеральное питание – один из основных регулируемых факторов, используемых для целенаправленного управления ростом и развитием растений с целью создания высокого урожая хорошего качества (Ягодин Б.А. и др., 2016).
Кукуруза предъявляет высокие требования к наличию в почве усвояемых форм питательных веществ. Кукуруза имеет мощную корневую систему, способную извлекать питательные вещества из большого объема почвы. Поглощение питательных веществ кукурузой продолжается до наступления восковой спелости зерна, т.е. почти весь период ее жизни. В соответствии с этим и нарастание сухой массы кукурузы идет в течение всего вегетационного периода: вначале медленно, затем усиливается. Наиболее интенсивно сухое вещество накапливается перед цветением. Соответственно кукуруза в начальные фазы роста поглощает мало питательных веществ. В процессе вегетации поглощение отдельных питательных веществ растениями кукурузы происходит неодинаково (Минеев В.Г., 2004).
В развитии растений кукурузы можно выделить два важных этапа (критические фазы) по обеспеченности их макро- и микроэлементами: фазы 3-5 и 7-8 листьев. В начальный период (до образования первого надземного узла) кукуруза растет очень медленно. Кроме того, на молодых растениях сказывается стрессовое воздействие гербицидов. В этот период они формируют генеративные органы, определяющие будущий урожай. От наличия элементов питания, особенно фосфора, зависит количество початков на растении и зерен на них. На этом этапе кукуруза растет медленно, ее корневая система слаборазвитая и не может интенсивно поглощать питательные вещества из почвы. Поэтому для стимулирования роста корневой системы растения кукурузы важно обеспечить, кроме фосфора, еще и марганцем, цинком и бором. В следующую критическую фазу кукурузы (7-8 листьев) растения растут интенсивно. Улучшение минерального питания в этот период увеличивает озерненость початков, повышает качество зерна. В эту фазу возрастает потребность в микроэлементах: цинка, марганца, бора, меди. Недостаток элементов питания в период от всходов до 7-8 листьев в дальнейшем не покрывается, так как именно в это время формируются стебель, корневая система и генеративные органы. Усвоение элементов питания растениями достигает максимума к моменту выбрасывания метелок и рылец пестика (Ли-хочвор В.В., 2002). А.С. Карашаева и А.А. Хаширов (2016) считают, что вопросы рационального применения удобрений в настоящее время являются основой повышения урожайности кукурузы.
По мнению В.С. Паклина (2016) потребление элементов питания кукурузой зависит от скороспелости гибрида. У ряда гибридов выявлена избирательность в отношении отдельных элементов питания, с этим связана специфическая реакция на состав удобрений.
Динамика развития ассимиляционной поверхности листьев в зависимости вида и срока применения кремнийсодержащих препаратов
Рост растения и его биологическая продуктивность – результат, прежде всего, фотосинтетической деятельности, в ходе которой образуется до 95 % органических соединений. Поэтому рост растения, формативный, органообразовательный и рост, как увеличение биомассы начинается, главным образом, вслед за формированием фотосинтетической системы листа и осуществления процесса фотосинтеза. Лист, как орган фотосинтеза, является центром образования первичных продуктов, их метаболизации и эвакуации в органы запаса (Кефели В.И. 1994; Шульгин И.А., 1973; Никитин С.Н., 2017). Количество листьев у кукурузы довольно устойчивый сортовой признак, который мало изменяется от приемов возделывания (Володарский Н.И., 1986).
Проведенные учеты показали, что среднее количество листьев на главном стебле в зависимости от года исследований и применяемых приемов возделывания изменялось от 10,6 до 12,7. Следует отметить, что при применении кремнийсодержащих препаратов количество листьев в среднем было больше на 0,6-2,1 штуки (табл. 1). Обработка препаратом Келик Ка-лий+Кремний независимо от срока применения способствовала увеличению количества листьев на 0,6-0,8 штук.
Опрыскивание посевов препаратом НаноКремний в фазу пяти и семи-восьми листьев привело к увеличению количества листьев на 1,7-1,6 штук. Двукратное применение этого препарата было самым эффективным и способствовало увеличению количества листьев на 2,1 штуки.
Установлено, что при использовании препарата Микровит-6 Кремний в фазу пяти листьев кукурузы отмечено увеличение количества листьев на 1,4 шт., в фазу семи-восьми листьев – на 0,7 шт., а при двукратной обработке – на 1,5 шт.
Показатели роста площади листьев могут характеризовать степень обеспеченности посевов влагой, минеральным питанием, а также реакцию растений на условия выращивания. Имеются указания в литературе, что с увеличением ассимиляционной площади листьев увеличивается урожай. Однако положительная связь этих двух процессов имеет предел, при котором большая листовая поверхность из-за взаимного затенения снижает интенсивность фотосинтеза, в результате чего увеличивается непродуктивная часть урожая и уменьшается продуктивная. Поэтому очень важно агротехнически ми мероприятиями в наиболее короткие сроки добиваться оптимальной площади листьев растений.
В результате проведенных исследований выявлено, что нарастание листовой поверхности и максимальный ее размер зависят от погодных условий и применения кремнийсодержащих препаратов. Измерение площади листьев одного растения в фазу пяти листьев показало, что по годам исследований площадь листьев варьировала от 0,53 дм2 до 1,2 дм2 .
Формирование большей площади листовой поверхности на начальных этапах развития растений и сохранение ее в функционирующем состоянии продолжительное время, способствует большему накоплению органического вещества и положительно сказывается на продуктивности кукурузы.
В 2018 году в условиях недостаточной влагообеспеченности при двукратной обработке препаратом НаноКремний к фазе 9-10 листьев кукурузы отмечено увеличение ассимилирующей поверхности на 5,5 дм2 (прилож. 2). При применении НаноКремния в фазу пяти листьев кукурузы площадь листовой поверхности увеличилась на 1,20 дм2, а при опрыскивании в фазу семи-восьми листьев прирост к варианту с обработкой водой составил 1,06 дм2. Эффективность препарата Келик Калий+Кремний была немного ниже, и значительной разницы по срокам обработки выявлено не было. Но все же следует отметить, что большую листовую поверхность сформировали растения при обработке препаратом в фазу пяти листьев кукурузы и бинарном использовании, прирост к вариантам с водой составил 1,20-1,28 дм2. Использование для некорневой обработки препарата Микровит-6 Кремний в фазу 5 листьев кукурузы позволило получить к фазе 9-10 листьев кукурузы прирост площади листовой поверхности 1,40 дм2. Обработка в фазу семи-восьми листьев и двукратная некорневая подкормка комплексным препаратом Микровит-6 Кремний позволила увеличить площадь листьев на 0,14 дм 2 и 0,39 дм2 соответственно.
В последующие годы, более благоприятные по гидротермическим условиям для роста и развития кукурузы, также отмечен максимальный прирост площади листовой поверхности на варианте с двукратной некорневой обработкой препаратом НаноКремний. К фазе 9-10 листьев кукурузы он составил в 2019 г. 7,83 дм2 или 42,2 % и в 2020 г. – 2,8 дм2 или 17,5 % по отношению к вариантам с водой (прилож. 3).
Применение препарата Микровит-6 Кремний в фазу пяти листьев кукурузы в 2019 г. позволило увеличить площадь листовой поверхности к фазе 9-10 листьев кукурузы на 2,73 дм2, а в 2020 г. – на 1,71 дм2. Обработка в фазу семи-восьми листьев кукурузы и двукратное применение в 2019 г. способствовали приросту ассимилирующей поверхности на 3,81 и 4,3 дм2, а в 2020 г. – на 1,8 и 2,17 дм2 соответственно (прилож. 4).
Таким образом, измерения, проведенные в фазу 9-10 листьев кукурузы, показали, что даже в менее благоприятных по погодным условиям годах, отмечен значительный эффект от кремнийсодержащих препаратов по влиянию на рост листовой поверхности. Возможно, это связано с положительным действием кремния, основной функцией которого в растении является увеличение устойчивости организма к неблагоприятным условиям. Внесение кремния способствует повышению устойчивости растений к засухе и приводит к увеличению устойчивости к другим стрессовым воздействиям и положительно влияет на качество и количество получаемого урожая (Aston M.J., Jones M.M., 1976; Ahmad R., Zaheer S., Ismail S., 1989; Ahmad R., Zaheer S., Ismail S., 1992).
Как показали проведенные в фазу 9-10 листьев кукурузы измерения и учеты, в условиях 2018-2020 гг. все применяемые для некорневой обработки кремнийсодержащие препараты оказали положительный эффект по влиянию на формирование площади листовой поверхности. В годы проведения опыта большую листовую поверхность сформировали растения при некорневой обработке препаратом НаноКремний, прирост к вариантам с водой составил 16,0–34,1 % (табл. 2). Действие Микровит-6 Кремний и Келик-Калий+Кремний было практически одинаковым, прирост к вариантам с водой составил 7,2–14,6 %.
Урожайность кукурузы
Проведенные исследования показали, что урожайность зеленой массы кукурузы зависела как от обеспеченности влагой, теплом в период вегетации, так и от изучаемых приемов возделывания. В менее благоприятном по погодным условиям 2018 г. урожайность зеленой массы варьировала по вариантам от 31,7 до 39,0 т/га (табл. 11).
Прирост фитомассы с единицы площади при использовании для некорневой обработки кремнийсодержащих препаратов, в среднем по вариантам составил 2,7-6,6 т/га. Наибольшую прибавку биомассы обеспечила фолиар-ная обработка посевов в фазу пяти листьев и бинарное применение кремний-содержащих препаратов – 4,8-6,6 т/га или 14,8-20,8 % по сравнению с обработкой водой. В 2019 г. в период вегетации кукурузы осадки выпадали, в основном, во второй половине вегетации, что позволило получить достаточно высокий урожай зеленой массы кукурузы – от 40,3 до 49,8 т/га. Все изучаемые препараты с кремнием положительно повлияли на формирование урожайности кукурузы и позволили увеличить ее на 3,0-9,5 т/г или 7,3-23,6 %. В вариантах с двукратной обработкой посевов и опрыскиванием в фазу пяти листьев кукурузы НаноКремнием получено дополнительно 8,9-9,5 т/га зеленой массы, что превышает аналогичные варианты с водой на 21,4-23,6 %. От применения Микровит-6 Кремний больший эффект проявился при опрыскивании посевов в фазу 7-8 листьев и двукратной обработке, прибавка к вариантам без препарата составила 16,5-17,8 %.
Наименьшую антистрессовую способность показал Келик Калий+Кремний. При его использовании прирост биомассы составил 3,3-6,5 т/га, причем, следует отметить, что наиболее эффективной была обработка в фазу пяти листьев кукурузы.
Анализ данных учета урожайности кукурузы в 2020 г. показал, что в этом году в условиях достаточного увлажнения первой половины вегетации и хорошей теплообеспеченности в течение всего периода произрастания кукурузы была сформирована самая большая, за годы эксперимента, фитомас-са. Урожайность зеленой массы кукурузы варьировала от 42,6 т/га до 56,8 т/га. Применение кремнийсодержащих препаратов способствовало приросту зеленой массы на 5,8-13,2 т/га или 13,3-30,3%. Максимальная прибавка фи-томассы зафиксирована при использовании Микровит-6 Кремний в фазу 7-8 листьев кукурузы и двукратной обработке – 10,8-13,2 т/га или 25,4-30,3% по отношению к вариантам с водой. Выход биомассы при применении в эти же сроки препарата НаноКремний, увеличился на 9,1-9,9 т/га или 21,4-22,7%. Опрыскивание препаратом Келик Калий+Кремний также наиболее эффективным было в эти фазы роста и развития кукурузы, а прирост фитомассы, по сравнению с вариантами без препарата, составил 8,2-9,9 т/га или 18,8-23,2%.
Как показали полученные результаты, в среднем за три года исследований применение кремнийсодержащего препарата Келик Калий+Кремний независимо от срока применения способствовало приросту урожайности зеленой массы кукурузы на 15,0-16,5% по сравнению с водой (рис. 6). Использование НаноКремния более эффективным было в фазу 5 листьев и двукратно. В этих вариантах урожайность зеленой массы увеличилась на 7,3-8,5 т/га или на 18,8-21,9% по сравнению с аналогичными вариантами с водой. Двукратная обработка Микровит-6 Кремний способствовала приросту урожайности зеленой массы на 9,1 т/га или на 23,4%, и это лучший результат в эксперименте.
Главным показателем качества силосной массы кукурузы является содержание в ней 28–30% сухого вещества, обеспечивающее минимальные потери при силосовании.
В условиях полевого опыта в 2018 г. при низкой влагообеспеченности и недостаточном количестве активных температур воздуха содержание сухого вещества в зеленой массе было в пределах 27,3-30,9 %, а урожайность сухой биомассы составила 8,8-11,6 т/га (табл. 12). Следует отметить, что наибольшее влияние на влажность зеленой массы оказало применение Келик Калий+ Кремний, содержание сухого вещества при его использовании в фи-томассе повысилось на 0,5-2,9 % по отношению к вариантам с водой. В остальных вариантах с кремнийсодержащими препаратами оно незначительно отличалось от аналогичных без препарата. Листовая обработка препаратами с кремнием способствовала увеличению выхода сухой массы на 0,2-2,5 т/га. Лучшие результаты получены при применении во все фазы роста Келик Калий+ Кремний, а также при фолиарной обработке Микровит-6 Кремний и НаноКремния в фазу пяти листьев и бинарном использовании: прибавка составила 1,8-2,5 т/га или 20,4-27,5 % по сравнению с вариантами с водой.
В гидротермических условиях 2019 г. наибольший негативный эффект по влиянию на содержание сухого вещества проявился в вариантах с применением препарата Микровит-6 Кремний. При его использовании отмечено снижение содержания сухого вещества на 0,7-3,1 % по сравнению с вариантами без препарата. В вариантах с обработкой в фазу 7-8 листьев и бинарном применении Келик Калий+Кремний содержание сухого вещества уменьшилось на 0,8-1,3 %. В вариантах с некорневой обработкой в фазу пяти листьев препаратом Келик Калий+Кремний и использовании НаноКремния в фазу 7-8 листьев и двукратном применении влажность полученной фитомассы снизилась на 2,5-3,4 %. Данные сравнительной продуктивности показали, что луч шие результаты получены при использовании препарата НаноКремний, а также при однократном опрыскивании посевов в фазу пяти листьев Келик Калий+Кремний.
Учет урожая сухого вещества показал, что в этих вариантах прибавка составила 2,7-4,1 т/га по отношению к вариантам с водой. Использование препарата Микровит-6 Кремний было менее эффективным. Лучший результат отмечен при двукратном опрыскивании растений кукурузы. В этом варианте урожайность сухой биомассы составила 13,3 т/га, что превышало аналогичный вариант без препарата на 1,7 т/га.
В 2020 году погодные условия были более благоприятными для возделывания кукурузы, и была получена самая высокая урожайность сухого вещества за годы исследований – 16,4-23,8 т/га. Как свидетельствуют полученные результаты, в этот год проведения опыта растения накопили наибольшее содержание сухого вещества в биомассе. Лучшие условия сложились при некорневой обработке препаратами Келик Калий+Кремний и Микровит-6 Кремний в фазу 7-8 листьев, а также при бинарном применении НаноКрем-ния, прибавка к вариантам с водой составила 2,0-5,5 % с явным преимуществом НаноКремния. По сбору сухой биомассы также выделились эти варианты. Получена прибавка сухой биомассы 4,9-6,8 т/га или 29,9-40,0 % по сравнению с обработкой водой. Однако некорневая обработка в другие фазы роста и развития негативно повлияла на накопление сухого вещества в растениях, понизив его содержание до 32,0–35,8 % или на 3,3-7,0 % по сравнению с аналогичными вариантами с водой.
В среднем за три года исследований лучший результат по сбору сухой биомассы получен в варианте с двукратной фолиарной обработкой посевов НаноКремнием, где получена прибавка урожайности сухого вещества 4,3 т/га или 34,4 % (рис. 7).
Экономическая и энергетическая эффективность приемов возделывания кукурузы
Экономический аспект возделывания любой культуры направлен на сокращение ресурсного потенциала, снижение себестоимости продукции и повышение экономической эффективности ее производства. В современных экономических условиях производства сельскохозяйственной продукции закупочные цены на нее растут медленнее, чем на промышленные ресурсы, что обуславливает инфляционные процессы. Для анализа результативности выращивания культур, кроме экономических показателей, используются и энергетические, применение которых позволяет давать более объективную оценку, так как она более достоверна и стабильна (Нестерова М.Н., 2020).
Метод определения энергетической эффективности ведения сельскохозяйственного производства в целом и конкретных видов продукции предполагает учет всего потока энергии (космической и земной), используемой в производственном процессе, ее прямые и косвенные затраты на создание объектов производства, технологий, а также затраты других ресурсов, необходимых для получения конкретного целевого продукта. В сельском хозяйстве более надежной является оценка агротехнических мероприятий в единых энергетических критериях. Большое значение при энергетической оценке различных приемов возделывания сельскохозяйственных культур имеет полнота учета затрат на всех этапах производства (Надежкина Е.В., Толочек Н.Н., Надежкин С.М., 2002).
Наряду с использованием солнечной энергии, агроценозы для нормального функционирования и снижения ограничивающего воздействия неблагоприятных экологических факторов используют большое количество дополнительной технической (антропогенной) энергии в виде минеральных удобрений, химических средств защиты растений, орошения осушения, топлива для тракторов, комбайнов, автотранспорта, электроэнергии и других энергоносителей на всех этапах производственного процесса. Большие затраты энергии идут на изготовление и ремонт сельскохозяйственной техники. Для повышения КПД ФАР в техногенных системах земледелия в больших масштабах вкладывается энергия (Булаткин Г.А.,1986).
Идея энергетической оценки агроценозов получила широкое распространение. Только на энергетической основе возможна строгая количественная оценка трофических связей, расчет коэффициентов использования пищи на рост и определение других показателей, характеризующих биологический круговорот и продуктивность экосистемы. В основе существования и функционирования биогеоценозов как целостных систем лежат явления переноса энергии и вещества, происходящие как внутри системы, так и между системой и внешней средой. Особенно актуальна постановка этого вопроса в современных сложных экономических условиях, когда необходимо соизмерять затраты энергии с энергией, получаемой в прибавке урожая. Мероприятия по применению удобрений в сельском хозяйстве должны быть энергетически эффективны (Чемерис М.С.,2015).
Биоэнергетический метод оценки заключается в том, что затраты всех видов средств и труда переводятся с помощью нормативных эквивалентов в МДж и сопоставляются с выращенной продукцией, также переведенной в МДж. Энергетический подход дает возможность количественно оценивать энергетическую стоимость полученной сельскохозяйственной продукции и сравнивать агрофитоценозы по расходу энергии, затраченной на единицу продукции при различных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур.
В наших исследованиях расчёт энергетической эффективности проводился путём сопоставления двух величин: затрат антропогенной энергии на возделывание с применением кремнийсодержащих препаратов и количества энергии, накопленной в урожае зеленой массы и зерна кукурузы.
Расчеты энергетической эффективности показали, что при выращивании кукурузы на силос затраты энергии составили от 30,71 ГДж/га до 31,18 ГДж/га (табл. 20).
При возделывании кукурузы на силос без применения кремнийсодер-жащих препаратов энергетические затраты составили 30,71 ГДж/га. Использование для некорневой обработки кремниевых препаратов не привело к значительному увеличению энергетических затрат. Они были в пределах 30,91-31,18 ГДж/га, что лишь на 0,20-0,47 ГДж/га превышало обработанные водой варианты. Но выход энергии на вариантах с обработкой кремниевыми препаратами составил 151,07-190,49 ГДж/га, что на 13,2-52,41 ГДж/га превышает варианты без препарата. Чистый энергетический доход увеличился на 12,98-52,00 ГДж/га. Затраты энергии на каждую тонну кормовых единиц при применении кремниевых препаратов снижались до 2,24-1,83 ГДж по отношению к вариантам без обработки, где энергозатраты составили 2,50-2,56 ГДж, что объясняется увеличением урожайности зеленой массы кукурузы при применении кремнийсодержащих препаратов.
Биоэнергетический коэффициент полезного действия является обобщенной характеристикой и показывает отношение количества энергии, накопленной в урожае к энергозатратам. Применение для некорневой обработки растений кукурузы препаратов, содержащих кремний, сопровождалось повышением биоэнергетической эффективности. КПД на вариантах без препарата составил 4,34-4,52 ед., а на вариантах с применением листовой обработки кремнийсодержащими препаратами увеличивался на 0,39-1,60 ед. и составил 4,88-6,12 ед.
Следует отметить, что все применяемые препараты во все сроки обработки были эффективны, с точки зрения соотношения энергозатрат и выхода энергии с полученным урожаем, но наиболее эффективным было двукратное опрыскивание в фазу 5 и 7-8 листьев кукурузы препаратом НаноКремний. На этом варианте отмечены самые низкие энергозатраты на производство 1 т кормовых единиц 1,83 ГДж, что на 0,67 Гдж меньше не обработанного варианта, и самый высокий биоэнергетический коэффициент полезного действия 6,12 ед. Наибольший чистый энергетический доход 159,37 ГДж/га, что на 52,00 ГДж/га больше чем на необработанных растениях, получен также на этом варианте.
Все варианты применения кремниевых препаратов также были энергетически эффективными, чистый энергетический доход на них превышал варианты с водой на 17,79-30,05 ГДж/га. При возделывании кукурузы на зерно наибольший чистый энергетический доход получен при двукратном применении препарата НаноКремний и однократном применении в фазу 5 листьев кукурузы препарата Микровит-6 Кремний - 73,38-73,47 ГДж/га. Прибавка к вариантам с водой составила 33,98-34,91 ГДж/га (табл. 21). Биоэнергетическая эффективность при применении кремниевых препаратов повышалась и составила 2,81- 3,41 ед. по сравнению с 2,23-2,30 ед. на вариантах без препарата.