Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Изучение внесения различных доз минерального питания и густоты стояния, а также различных способов обработки семян на показатели продуктивности кукурузы (обзор литературы) 10
1.1. Роль густоты стояния и фона минерального питания в формировании запрограммированных урожаев кукурузы. Методы расчета доз NPK и их эффективность .10
1.2. Применение наноматериалов и биопрепаратов в технологии возделывания кукурузы 26
Глава 2. Место, условия и методика проведения исследований 40
2.1. Место проведения исследований, схемы опытов, характеристика объектов исследований 40
2.2. Методика проведения исследований 44
2.3. Технология кукурузы в опытных посевах 46
2.4. Агрометеорологические условия в годы исследований. Гидротермический коэффициент. Характеристика влажности почвы 47
Глава 3. Влияние фона минерального питания и густоты стояния на формирование запрограмированных урожаев кукурузы 54
3.1. Особенности роста и развития кукурузы 54
3.1.1. Особенности прохождения фаз развития кукурузы .54
3.1.2. Динамика роста растений в высоту .57
3.1.3. Развитие корневой системы кукурузы 61
3.2. Фотосинтетическая деятельность растений кукурузы в разных посевах 64
3.2.1. Рост площади листьев одного растений и посева кукурузы 64
3.2.2. Формирование фотосинтетического потенциала посевов кукурузы 80
3.2.3. Накопление сырой и абсолютно сухой фитомассы кукурузы в надземнойчасти растения, содержание сухого вещества .83
3.2.4. Чистая продуктивность фотосинтеза .99
3.3. Урожайность, структура и качество урожая кукурузы .102
3.3.1. Урожайность кукурузы 102
3.3.2. Структура урожая кукурузы 109
3.3.3. Качество и кормовая ценность зеленой массы кукурузы 111
3.4. Вынос основных элементов питания с урожаем кукурузы 116
3.5. Корреляционная зависимость конечной продуктивности посева от
показателей фотосинтетической деятельности 122
3.6. Экономическая эффективность производства зеленой массы кукурузы при программировании урожайности 124
Глава 4. Влияние предпосевной обработки семян различными препаратами на формирование урожайности кукурузы .127
4.1. Особенности роста и развития кукурузы 127
4.1.1. Посевные качества семян кукурузы при применении разных препаратов для инкрустации и замачивания .127
4.1.2. Особенности прохождения фаз развития кукурузы .129
4.1.3. Динамика роста растений в высоту 131
4.1.4. Развитие корневой системы кукурузы 134
4.2. Фотосинтетическая деятельность растений кукурузы в разных посевах .137
4.2.1. Рост площади листьев одного растения и посева кукурузы .137
4.2.2. Формирование фотосинтетического потенциала посевов кукурузы .141
4.2.3 Накопление сырой и абсолютно сухой массы в надземной части растений, содержание сухого вещества .142 4.2.4. Изменение чистой продуктивности фотосинтеза
4.3. Поражение кукурузы болезнями 151
4.4. Урожайность, структура и качество урожая кукурузы
4.4.1. Урожайность кукурузы 152
4.4.2. Структура урожая кукурузы 154
4.4.3. Качество и кормовая ценность зеленой массы кукурузы 156
4.5. Потребление элементов минерального питания и вынос основных элементов питания с урожаем 159
4.6. Корреляционная зависимость конечной продуктивности посева от показателей фотосинтетической деятельности .161
4.7. Экономическая эффективность производства зеленой массы кукурузы при использовании наноматериалов и биопрепаратов 163
Заключение 166
Предложения производству 169
Список литературы
- Применение наноматериалов и биопрепаратов в технологии возделывания кукурузы
- Технология кукурузы в опытных посевах
- Рост площади листьев одного растений и посева кукурузы
- Особенности прохождения фаз развития кукурузы
Введение к работе
Актуальность темы. Кукуруза – важнейшая зерновая и силосная культура. В мире и России накоплен богатый опыт выращивания высоких и устойчивых урожаев кукурузы. Однако потенциал современных сортов и гибридов, как правило, используется лишь на 30 - 40% (Сизов А.П., 1989). Это результат не только неблагоприятных погодных условий, складывающихся в период вегетации, но и несовершенства технологии ее возделывания.
Получение высоких урожаев кукурузы требует интенсификации агротехнических приемов, предусматривающих высококачественную основную и допосевную обработку почвы; размещение культуры по лучшим предшественникам; внесение удобрений с учетом планируемого урожая и естественного фона плодородия (Рудяга А.С., 2009).
При возделывании на силос в более северной части Центрального района России важно получение зеленой массы кукурузы с початками в молочно – восковой и восковой спелости, чего можно достичь при использовании на посев раннеспелых гибридов кукурузы и совершенствования технологии возделывания.
В этом регионе кукурузосеяния применяется «зерновая» технология возделывания кукурузы на гребнях с целью ускорения развития и получения наиболее спелых початков (Загинайлов А.В., 2011, Коломейченко В.В., Заслонкин В.Е., Зимин А.Н. и др., 1987).
В условиях Верхневолжья многие приемы этой технологии разработаны
недостаточно. В частности, не выявлена роль биологических и других
высокотехнологичных препаратов, в том числе наноматериалов,
программирования в формировании высоких урожаев и получении высококачественных кормов.
Поэтому разработка новых приемов и технологий с использованием
наноматериалов, биопрепаратов, программирования урожайности,
обеспечивающих получение высоких урожаев и качества продукции новых гибридов кукурузы, является актуальной и имеет большое практическое значение.
Цель и задачи исследований. Цель – изучить особенности формирования урожайности раннеспелого гибрида кукурузы Каскад 195СВ при возделывании его по зерновой технологии с использованием наноматериалов, биологических препаратов и программирования; выявить эффективность применения наноматериала на основе серебра и биопрепарата Альбит, уровень действительно возможной урожайности кукурузы в Верхневолжье, лучший метод определения расчетных доз удобрений, оптимальную густоту стояния и варианты технологии, обеспечивающие получение запрограммированных урожаев наилучшего качества с наименьшей себестоимостью продукции. Для достижения поставленной цели решали следующие задачи: 1. Изучить особенности роста и развития растений, формирование урожайности кукурузы при разных способах обработки семян наносеребром AgБион-2 и биопрепаратом Альбит;
-
Определить влияние наносеребра AgБион-2 и биопрепарата Альбит на формирование площади листьев, фотосинтетического потенциала посева (ФПП); ход продукционного процесса и изменение чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ);
-
Выявить влияние обработки наносеребром и биопрепаратом Альбит на устойчивость кукурузы к болезням;
-
Определить влияние наносеребра и биопрепарата Альбит на урожайность гибрида Каскад 195СВ, качество урожая, вынос NPK с единицей урожая.
-
Изучить особенности роста и развития кукурузы в посевах на запрограмированных фонах минерального питания;
-
Выявить влияние густоты стояния и расчетных доз удобрений на формирование площади листьев, ФПП, накопление сырой и сухой фитомассы, изменение ЧПФ;
-
Определить вынос питательных веществ растениями кукурузы и хозяйственный баланс NPK в посевах разной густоты при внесении расчетных доз удобрений;
-
Выявить корреляционную зависимость урожайности от показателей фотосинтетической деятельности растений в посевах кукурузы;
-
Определить качество и кормовую ценность урожая кукурузы в разных вариантах технологии возделывания;
10. Рассчитать экономическую эффективность производства зеленой массы
кукурузы при возделывании ее по разным вариантам технологии.
Научная новизна. Впервые в условиях Верхневолжья изучены
особенности роста и развития, формирования урожайности и качества урожая,
фотосинтетической деятельности, хода продукционного процесса нового
раннеспелого гибрида кукурузы Каскад 195СВ в разных посевах при
использовании в технологии возделывания наносеребра AgБион-2,
биопрепарата Альбит, программирования урожайности с применением разных способов расчета доз удобрений и создании оптимальной густоты стояния.
В результате выявлена высокая эффективность использования при инкрустации семян кукурузы биопрепарата Альбит и коллоидного раствора наночастиц серебра, установлена оптимальная концентрация препарата AgБион-2; определены – уровень действительно возможной урожайности при разной тепло- и влагообеспеченности растений, лучший способ расчета доз удобрений, оптимальная густота стояния гибрида Каскад 195СВ при возделывании его по зерновой технологии, экономически выгодные варианты технологии возделывания.
Теоретическая и практическая значимость. Теоретически обосновано
формирование густоты стояния раннеспелых гибридов кукурузы (типа Каскад
195СВ) в Верхевольжье на разных фонах минерального питания и
преимущество расчета доз NPK на прибавку урожая (20 т/га зеленой массы)
или урожайность (40 т/га). Производству рекомендовано: 1 - использование в
технологии возделывания раннеспелых гибридов кукурузы наносеребра
AgБион-2 для инкрустации семян или препарата Альбит, обеспечивающих повышение урожая абсолютно-сухой фитомассы на 38 и 46%, сбора кормовых
единиц на 67 и 49%, выхода обменной энергии на 42 и 48%, экономических показателей в 6 и 7 раз; 2 – при программированном выращивании раннеспелых гибридов по зерновой технологии расчет доз удобрений производить на прибавку урожая в 20 т/га или на урожайность 40 т/га – формирование густоты стояния 100 тыс./га, что обеспечивает получение запрограммированной урожайности и выше (в среднем 46,7 и 43,1 т/га), наибольший сбор абсолютно-сухой фитомассы (9,44 и 8,83 т/га), максимальный условно чистый доход (17,05 и 15,28 тыс. руб./га) с уровнем рентабельности 80,4 и 97,7%, повышение качества урожая; 3 – лучшие варианты экологически безопасной и интенсивной технологии возделывания раннеспелых гибридов на гребнях, обеспечивающие наиболее экологически и экологически выгодное производство.
Реализация результатов исследований. Результаты работы внедрены в ОАО «Агрофирма Дмитрова Гора» Конаковского района Тверской области на площади 100 га с суммарным дополнительным экономическим эффектом 247,5 тыс. руб.
Апробация работы. Материалы диссертации обсуждены на 3-х
Международных научно-практических конференциях, проходивших в 2009,
2010, 2011 гг. в Тверской ГСХА, на II и III этапах Всероссийского конкурса на
лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых (г.
Орел, г. Курск, г. Москва), на 2-х Всероссийских научно-практической
конференции «Организация инновационной деятельности в региональном
АПК» (2011 г.), «Инновационное развитие животноводства и
кормопроизводства в Российской Федерации», г. Тверь, ТГСХА (2012 г.), на IV Международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых, аспирантов и студентов «Инновационные процессы в АПК», г. Москва, РУДН (2012 г.), на молодежной научно-технической конференции в рамках программы «У.М.Н.И.К» (г. Тверь, ТвГУ, 2011 г., победитель конкурса) и др. форумах.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 22 печатные работы, в том числе 5 в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен 1 патент.
Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ Тверской ГСХА на 2010-2015 гг., тема №5, № гос. рег. 01201155563.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 197
страницах, содержит 43 таблицы, 51 рисунок, состоит из введения, 4 глав,
выводов, предложений производству, библиографического списка
Применение наноматериалов и биопрепаратов в технологии возделывания кукурузы
В.Н. Самыкиным и В.Д. Соловиченко [184] были проведены опыты по влиянию элементов агротехники на продуктивность и качество кукурузы на силос. Выявлено, что внесение удобрений (NPK)70 и (NPK)140 повышало содержание сырого протеина на 0,9-1,3%, а двойные дозы минеральных и органических удобрений – на 2,2-2,6%, что подтверждается исследованиями Т.М. Забугиной [67]. На высоком фоне минерального питания происходило снижение содержания углеводов, но возросло содержание сырого протеина. Содержание клетчатки мало зависело от доз удобрений. Накопление золы снижалось с увеличением дозы удобрений. Урожайность кукурузы формировалась в основном под действием удобрений и незначительно зависела от способов основной обработки почвы. Для получения высокого урожая кукурузы на силос хорошего качества рекомендуется использовать удобрения (NPK) 70 и ресурсосберегающие способы обработки почвы, позволяющие получить до 42 т/га силосной массы кукурузы.
По данным О.В. Троневой [209], в условиях зоны недостаточного увлажнения Ставропольского края высокий уровень минерального питания способствует увеличению числовых значений элементов структуры урожая и урожайности гибридов кукурузы. Выявлено, что формирование урожая зерна кукурузы зависит на 47,8% от генотипа, на 39,0% от уровня минерального питания и на 5,9% от варианта основной обработки почвы. В ряде исследований были получены урожаи близкие к запрограммированным, Так, в опытах, проводимых с 1981 г. в учхозе "Горная Поляна" Волгоградского СХИ с гибридом кукурузы Днепровский 85 при орошении, внесение дозы N100 Р60 К60 для получения 8,0 т/га зерна кукуруза по технологии с применением смеси гербицидов давала урожай 8,46 т/га, при внесении N200 Р95 К90, рассчитанной на получение 10,0 т/га – 9,74 т/га [3].
Как правило, получению запрограммированных урожаев способствовала оптимизация водного режима и минерального питания. По данным Г.Г.Ереминой [63], на стационаре лаборатории орошаемого земледелия, где изучали влияние режима орошения и удобрений на формирование урожая кукурузы на силос (гибрид Докучаевский 4 МВ) при выращивании ее бессменно и в севообороте с короткой ротацией по принятой для зоны агротехнике. Максимальный урожай кукурузы (62,8 т/га) получен при сочетании 4 поливов с применением удобрений в дозе N120Р120К120. Дозы N240Р240К240 и N180Р180К180 урожай кукурузы не повышали. В производственных опытах в колхозах "Россия" и "Колос" Таловского района Воронежской области получено 57,5 т/га при расчетном уровне 65,0 т/га и 45,0 т/га при расчетном уровне 50,0 т/га кукурузы на силос.
К.Е. Сокаевым [194] проведены опыты по применению минеральных удобрений в предгорьях Центрального Кавказа. Было выявлено, что лучшим вариантом удобрений при выращивании кукурузы на силос на карбонатных предкавказских черноземах следует считать N150 P120 K120 (урожайность – 47,0 т/га, прибавка 58,3%), на типичном черноземе N150 P120 K90 (урожайность – 35,4 т/га, прибавка 73,8%). Эти сочетания и дозы минеральных удобрений при выращивании кукурузы на зерно и на силос на различных типах почв были рекомендованы и для производства.
В многократных полевых опытах в Волгоградском СХИ на светло-каштановых почвах изучали зерновую продуктивность 4-х гибридов кукурузы при разных нормах и системах применения удобрений, с внесением расчетных норм удобрений под программируемые урожаи зерна. Комплексная оценка позволила сделать вывод, что зерновая продуктивность гибридов обусловлена прежде всего их генетическими особенностями [222].
Исследованиями П.З. Козаева [100], проведенными в 1984-1985 гг. в Северо-Осетинском ОПХ на выщелоченном маломощном черноземе с районированным гибридом кукурузы Днепровский 201, выявлено, что при программированном выращивании 8,0 т/га зерна кукурузы в дополнение к естественному плодородию следует с минеральными удобрениями вносить N206Р183К156, оставить к уборке 45-50 тыс. раст./га, что дает урожай 8,21 т/га. При орошении для получения урожая зерна 10,0 т/га следует внести N289Р256К219, оставляя к уборке 55-60 тыс раст./га.
По сообщению Г.Н. Гасанова [39], в 1980-1982 гг. в Хасавюртовском ОПХ проводились опыты на 2 гибридах кукурузы. Удобрения вносили из расчета получения программированных урожаев 6,0, 8,0 и 10,0 т/га зерна. Выявлено, что под гибрид Кубанский 275 следует вносить дозы удобрений из расчета получения урожая 8,0 ц/га зерна при густоте стояния 55,6-63,5 тыс. раст. Гибрид Кубанский 432 следует размещать с междурядьями 35-45 см с площадью питания, близкой к квадрату, что способствует получению 9,74-10,38 т/га зерна.
По данным Л.В. Пелиховой [159], в полевых опытах Ивановского СХИ проводимых на типичных для области дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах, при внесении расчетных доз удобрений на планируемый урожай 80 т/га в варианте с нормой высева 240 тыс./га при поливе урожай зеленой и сухой массы кукурузы получен соответственно 6,47 и 9,01 т/га, тогда как при загущенных посевах прибавка урожая составила 23,6 и 32,3% соответственно по зеленой и сухой массе растений. Аналогичные результаты получены в производственных опытах в хозяйствах Ивановской и Владимирской областей.
Как отмечает Т.Р. Толорая [202], в почвенно-климатических условиях Краснодарского края при орошении максимальные урожаи зерна (10,38-11,18 т/га) формируются при густоте стояния 70 тыс. раст./га и внесении N300-380Р210-240К240-320 (дозы NPK рассчитаны на основе коэффициентов использования питательных веществ из почвы и удобрений для получения 10,0-12,0 т/га зерна).
Технология кукурузы в опытных посевах
Кукуруза теплолюбивая культура с максимумом потребления влаги в период - за 10 дней до выметывания и спустя 20 дней после него [213]. Особенно требовательна к теплу при посеве и в первый месяц после посева [104].
Погодные условия 2009 г. по сумме температур и осадков были близки к норме. За период июнь-август сумма температур составила 1551,9 С при среднемноголетней норме 1499,6 С (+52,3 С к норме), а сумма осадков соответственно 246 и 238 мм (94,9 % от нормы).
Май 2009 г. был теплее обычного, но исключительно влажным. Во второй декаде мая осадков выпало 483% от нормы, а в третьей - 308%, что не позволило провести посев в оптимальные сроки. Июнь был теплее нормы на 0,8С, июль – на 1,1 С, август – холоднее на 0,3 С, особенно 1-ая декада – на 1,3 С. Все это позволило накопить без удобрения урожай зеленой массы свыше 20 т/га. Из-за позднего посева вегетационный период сократился на 20 - 25 дней, что отрицательно сказалось на урожайности. 2010 г. характеризовался аномально жаркой и сухой погодой. За период июнь-август сумма температур составила 1931,6 С при среднемноголетней норме 1499,6 С (+432 С к норме), а сумма осадков соответственно 212 и 238 мм (89 % от нормы). Недостаток влаги в почве и воздухе отрицательно сказался на урожайности кукурузы.
Посев был произведен в третьей декаде мая. Она характеризовалась теплой погодой с похолоданием в середине периода. Среднесуточная температура воздуха 25-28 мая понижалась до +9...+13С, в остальное время она изменялась от +14 до 19С. В среднем по температурным уровням 3-ая декада оказалась на 1,2С теплее обычной. Сумма осадков за декаду в среднем была ниже нормы и составляла 76%. Почва в течение декады была в основном хорошо увлажнена.
Июнь характеризовался неустойчивой по температурному режиму погодой с кратковременными в отдельные периоды сильными дождями. В третьей декаде установилась жаркая погода. Средняя температура воздуха в самые холодные дни (17 июня) понижалась до 10...12С. В среднем месяц по температурным условиям оказался на 2С теплее обычного. Сумма осадков за месяц составила 82% от нормы. Большую часть месяца почва из-за сильных дождей была хорошо увлажнена. В третьей декаде июня, с наступлением жаркой и сухой погоды, наблюдалось слабое увлажнение и пересыхание верхних слоев почвы.
Июль отличался аномально жаркой и сухой погодой. Средняя температура воздуха, в основном, составляла +20...+25С, в отдельные периоды ее значение повышалось до +26...+30С. Абсолютный максимум температуры воздуха + 39С был отмечен 28 июля. По данным метеостанции Тверь был перекрыт абсолютный максимум температуры воздуха за весь период наблюдений. В среднем месяц по температурным условиям оказался на 7,5С теплее обычного. Среднемесячная температура составила 24,8С. В течение месяца отмечалась необычно сухая погода. За месяц выпало 11 мм осадков, что составляет 11% от нормы. Верхние слои почвы в течение месяца были преимущественно пересохшими. В третьей декаде была отмечена почвенная засуха в сочетании с атмосферной.
Август характеризовался переходом во второй половине месяца от жаркой преимущественно сухой погоды к умеренно теплой и прохладной с частыми кратковременными дождями. Максимальная температура воздуха в самый жаркий день (5 августа) составила 39С. В среднем месяц по температурным условиям оказался на 4,5С теплее обычного. В первой половине месяца отмечалась преимущественно сухая погода, только 2 августа прошли сильные ливневые дожди. С 16 августа дожди стали выпадать почти ежедневно. Всего за месяц выпало 141мм осадков (214% от нормы. Верхние слои почвы в течение месяца были преимущественно пересохшими. В первой половине месяца сохранялись засушливые явления в воздухе и почве.
Недостаток влаги в почве и воздухе в 2010 г. отрицательно сказался на урожайности кукурузы.
Условия 2011 г. были наиболее благоприятны для роста и развития кукурузы. За период июнь-август сумма температур составила 1769,5 С при среднемноголетней норме 1499,6 С (+269,9 С к норме), а сумма осадков соответственно 315 и 238 мм (132 % от нормы).
Посев был произведен во второй декаде мая. Она характеризовалась умеренно теплой погодой с кратковременными дождями. Среднесуточная температура воздуха в основном изменялась от +10С до +15С. Максимальная температура воздуха в самый теплый день (20 мая) составила +23...+25С. В среднем по температурным условиям декада оказалась близкой к обычной. Накопление эффективного тепла проходило близко к норме.
Июнь отличался преимущественно теплой и жаркой погодой с кратковременными ливневыми дождями во второй и третьей декадах. Средняя температура воздуха, в основном, изменялась от +15С до +20С. Осадки в виде дождя, с количеством 1 мм и более за сутки, отмечались в течение 8-12 дней. За месяц выпало 147 мм (204% нормы). Очень сильные дожди отмечались 27 июня менее, чем за один час, выпало 31 мм осадков, что соответствует критериям опасных природных явлений. В первой половине месяца почва была в основном хорошо увлажнена. После сильных дождей наблюдалось повышенное и нормальное увлажнение почвы.
Июль характеризовался преимущественно жаркой погодой с кратковременными ливневыми дождями различной интенсивности. Средняя температура воздуха в основном изменялась от +18С до +24С. Осадки в виде дождя, с количеством 1 мм и более за сутки, отмечались в течение 5-10 дней. Сумма осадков за месяц составила 58 мм (58% от нормы). В первой половине месяца почва была в основном хорошо, местами сильно увлажнена, во второй половине местами верхний слой почвы был сухой.
Август отличался преимущественно теплой погодой с кратковременными ливневыми дождями. В среднем месяц по температурным условиям оказался на 2С теплее обычного. Среднемесячная температура воздуха составила +17,7С. В начале месяца и большую часть третьей декады отмечалась сухая погода, период 9-21 августа прошли сильные ливневые дожди. Сумма осадков за меся составила 74 мм (112 % нормы). В первой декаде месяца почва была слабо, после сильных дождей (с 9 августа) - хорошо увлажнена. Сумма активных температур и сумма осадков за период вегетации кукурузы (посев-уборка) представлена в таблице 3, а подекадное изменение среднесуточной температуры воздуха и суммы осадков на рисунке 1.
Рост площади листьев одного растений и посева кукурузы
Внесение удобрений в расчетных дозах NPK по фонам минерального питания улучшает обеспеченность растений минеральной пищей и усиливает рост площади листьев (таблица 7).
Выявлено, что внесение даже самых низких доз (N70P50K60) на прибавку урожая 10 т/га значительно увеличивает площадь листьев одного растения. В разные сроки определения площадь листьев одного растения здесь была больше, чем на фоне без удобрения, на 40,9-57,5%. Внесение удобрений на прибавку 20 т/га (N140P100K120) несколько снижало площадь листьев относительно предыдущего фона при всех сроках определения.
Дальнейшее повышение фона минерального питания способствовало росту площади листьев и увеличивало разрыв в показателях между вариантом и контролем, особенно перед уборкой, что свидетельствует о лучшем сохранении зеленых листьев к концу вегетации. Можно отметить также, что увеличение доз NPK, в том числе фосфора в вариантах 3-го, 4-го, 5-го фонов сдерживало рост площади листьев растения в начале вегетации (до 50 дней от посева), что можно объяснить большим расходом питательных веществ на формирование корневой системы.
Ряд авторов [21], отмечают, что повышение густоты стояния ухудшает световой, пищевой и водный режимы растений, а соответственно и уменьшают площадь листовой поверхности одного растения.
Нами не выявлено четкой закономерности по влиянию густоты стояния на формирование площади листьев одного растения на разных фонах минерального питания. В разные сроки определения площадь листьев или увеличивалась, или уменьшалась при загущении посевов, что объясняется изменением тепло- и влагообеспеченности посевов, светового режима в агроценозах.
В период максимума (70-80 дней от посева) не выявлено существенной зависимости площади листьев одного растения кукурузы от густоты стояния. 5 3697,8 3890,2 3695,2 3764,5 - ± см 0,0 -76,7 +115,7 -79,3 - - ± % 0,0 -2,0 +3,1 -2Д - - Колебания в сторону увеличения (при 80 тыс./га) или уменьшения (при 70 и 100 тыс./га) не превышали 2,0-3,1%, что находится в пределах ошибки определения. Можно отметить тенденцию роста этого показателя на всех фонах минерального питания при загущении посевов до 80 тыс./га.
Улучшение обеспеченности растений минеральной пищей(NPK)существенно увеличит площадь листьев растения кукурузы в это время. Максимальный прирост этого показателя к контролю – без удобрения (69,6%) наблюдается при внесении самых высоких дох NPKна прибавку урожая 40 т/га.
В условиях Нечерноземья накопление урожая кукурузы продолжается до конца вегетации (переход средней температуры через +10С). Поэтому в высокопродуктивных посевах важно сохранять на высоком уровне площадь листьев растения. Нами выявлено, что более высокая площадь листьев одного растения к уборке (2573,5 см2) в среднем по фонам, сохраняется при густоте стояния 70 тыс./га (таблица 8). Уменьшение ее по сравнению с густотой 60 тыс./га произошло на 5 и 6 фонах, особенно заметно на 5 фоне (на 567 см2 или 17,2%) в связи с более сильным затенением нижних листьев в мощно развитых посевах.
Усиление фона минерального питания за счет внесения расчетных доз NPKувеличивает площадь листьев растения кукурузы перед уборкой пропорционально количеству внесенных удобрений. Наибольшей величины – 2848 см2 она сохранилась на 5 фоне, где внесена самая высокая норма удобрений прибавка к контролю составила 1373см2 или 93,1%.
Таким образом, наибольшее влияние на формирование площади листьев одного растения кукурузы оказывает обеспеченность растений элементами минерального питания. Увеличение густоты стояния с 60 до 100 тыс./га в большей мере снижает площадь листьев одного растения при внесении расчетных доз NPKна урожайность 40 т/га, где не требуются фосфорные удобрения: в период максимума на 15,8%, пред уборкой на 26,8%.
Наибольшая площадь листьев, в среднем по фонам, формируется в период максимума при густоте 80 тыс./га, перед уборкой – 70 тыс./га.
Рост площади листьев посева кукурузы. Площадь листьев посева определяется как произведение площади листьев одного растения и количества растений на единице площади, в данном случае на гектаре. Как показано выше, наибольшее влияние на площадь листьев одного растения оказал фон минерального питания, затем условия тепло- и влагообеспеченности растений в разные годы и в меньшей мере – густота стояния. Поэтому следует ожидать наибольшую роль в создании площади листьев посева – густоты стояния, так как она возрастала по вариантам от 60 до 100 тыс./га или почти в 1,7 раза. От усиления фона площадь листьев увеличивалась, в среднем по густоте стояния за 3 года, также в 1,7 раза.
Накопление урожая зависит не только от величины площади листьев, но и от динамики ее формирования.
Нами изучены графики роста площади листьев посева кукурузы в зависимости от изучаемых агротехнических, а также агрометеорологических факторов (рисунок 11-22).
Анализ их показывает, что ближе к оптимальным графикам идет формирование площади листьев посева при густоте 100 тыс./га. При этой густоте, несмотря на некоторое уменьшение площади листьев одного растения, формируется самая большая площадь листьев посева во все сроки определения, в том числе в период максимума (выметывание – цветение метелок). На самом высоком уровне она сохраняется к уборке урожая, что позволило накопить наибольшую урожайность сырой и сухой фитомассы. Во все годы более высоких показателей площадь листьев посева достигает на при густоте 100 тыс./га на самом высоком фоне с внесением расчетных доз на прибавку урожая 40 т/га (N280P200K240). Так, в засушливом и жарком 2010 г. рост площади листьев в этом варианте проходил по такому графику: на 50 день от посева (11 лист) она достигала величины 18,4 тыс. м2/га, к фазе выметывания (60-ый день) – 56,5, к фазе цветения метелки (70-ый день) – максимума – 62,4 тыс. м2/га, а затем сократилась: к фазе цветения початков (80-ый день) до 37,6 тыс. м2/га, к моменту уборки (молочно-восковая спелость) – до 26,9 тыс. м2/га. Этот график роста площади листьев больше соответствует южным регионам с более высокими температурами воздуха и дефицитом осадков (Усанова, 1999, Устенко, 1963, 1976).
В 2011 г. лучшим графиком площади листьев отличались также посевы кукурузы на самом высоком (5-ом) фоне с густотой стояния 100 тыс./га. Однако неустойчивая погода в первой половине вегетации (недостаток влаги и избыточное увлажнение в сочетании с похолоданием) до образования 10-11 листа сильно замедлила рост растений и формирование площади листьев. В этих условиях рост площади листьев проходил по следующему графику: на 50 день после посева она достигла 10,67тыс. м2/га, на 60-ый – 20,1; 70-ый – 34,73; 80-ый (молочно-восковая спелость) – максимума 40,28 тыс. м2/га, к уборке урожая (24.08, 98-ой день) она сохранилась на уровне 31,55 тыс. м2/га. В период налива площадь листьев посева оставалась на уровне 40-35 тыс. м2/га, что позволило накопить максимальный урожай сухой фитомассы 17,1 т/га.
По погодным условиям 2011 г. характерен для Верхневолжья, что позволяет считать, что этот график больше соответствует оптимальному в регионе. Это подтверждается также сравнением графиков роста площади листьев на разных фонах минерального питания при густотах 60 и 100 тыс./га (рисунок 23-26).
Особенности прохождения фаз развития кукурузы
Динамика накопления сухого вещества в среднем по вариантам густоты стояния на разных фонах (рисунок 32) свидетельствует о преимуществе в этом процессе посевов кукурузы на 6 фоне минерального (NPK на урожай 40 т/га), где на протяжении всего периода вегетации отмечается более высокий процент сухого вещества, а более низкий – на фоне NPK на прибавку урожая 40 т/га, в конце вегетации – NPK на прибавку урожая 10 т/га.
Накопление сухой массы кукурузы, в среднем на одно растение.
Особенности накопления сырой массы одного растения, изменение содержания сухого вещества в годы исследований и по вариантам опыта отразились на ходе продукционного процесса и закономерностях роста сухой массы одного растения (рисунок 34-36).
В результате исследования этого процесса выявлено: 1 – наибольшая сухая масса 1 растения накоплена в более благоприятном по погодным условиям 2011 г.: максимальная (209,21 г) на самом высоком фоне минерального питания (5 – NPK на прибавку урожая 40 т/га) в посевах с густотой 60 тыс./га. Повышение густоты стояния на этом фоне до 100 тыс./га снизило её до 171,01 г; 2 – неодинаковое взаимодействие изучаемых факторов – фона минерального питания и густоты стояния в разные годы. А именно: в менее благоприятный 2009 г. повышение густоты стояния с 60 до 100 тыс./га увеличивало сухую массу растения. Наибольшей величины она достигала при густоте стояния 60 тыс./га (37,76 г) на 6 фоне (NPK на урожай 40 т/га), а при густоте 100 тыс./га (60,48 г) на 5 фоне (NPK на прибавку урожая 40 т/га). В засушливом 2010 г. повышение густоты стояния также увеличивало сухую массу растения. Более высоких значений как при густоте 60, так и 100 тыс./га она достигала на 6 фоне (55,70 и 74,82 г). В более благприятном 2011 г. повышение густоты стояния снижало сухую массу одного растения. Наибольшей величины она достигала на 5 фоне, как показано выше (см. п. 1); 3 – повышение расчетных доз NPK в соответствии с запрограммированным уровнем прибавок урожая и урожаев усиливает продукционный процесс и накопление сухой массы растения на протяжении всего периода вегетации. Как показано на рисунке 36, кривые роста массы растения располагаются по оси абсцисс снизу вверх по мере повышения доз NPK. фонах минерального питания, в среднем по густоте стояния за 2009-2011 гг. Сухая масса одного растения кукурузы может служить показателем оптимальной сбалансированности в посевах основных наиболее важных для растений жизненных факторов: света, влаги, минеральной пищи, тепла, при которых создаются лучшие условия для фотосинтетической деятельности.
Для определения лучших вариантов, – в которых создаются близкие к оптимальным условия для фотосинтетической деятельности растений кукурузы, мы провели анализ полученных результатов в наиболее благоприятном по погодным условиям году (2011) и в среднем за 3 года (таблицы 13, 14).
В среднем по А 158,15 156,31 137,48 139,53 147,87 - ± г/раст. 0,0 -1,84 -20,67 -18,62 - - ± % 0,0 1,2 -13,1 -11,8 - - В результате выявлено, что в более благоприятном году лучшие условия для накопления сухой массы одного растения складываются на низких и сравнительно умеренных фонах минерального питания (1, 2, 3, 6) при густоте стояния 70 тыс./га, а на высоких (4, 5) – 60 тыс./га. В среднем по фонам достоверное снижение массы одного растения отмечается при увеличении густоты стояния до 80 и 100 тыс./га (на 13,1 и 11,8%). При большем загущении посевов снижение интенсивности продукционного процесса в этом году, по-видимому, обусловлено недостаточной освещенностью растений в связи с невысоким приходом ФАР. В этом году, в связи с накоплением высокого урожая сырой фитомассы в неудобренных посевах (29,7 – 41,6 т/га при планировании по эффективному плодородию 18,2 т/га), внесение расчетных доз NPKпо фонам не обеспечило запланированного повышения сухой массы одного растения. Максимальная прибавка к контролю (78,7%) получена на самом высоком 5 фоне. Между 3 и 4 фонами, несмотря на разницу в дозах N-P-K на 70-50-60 кг д.в. не получено достоверной прибавки урожая. Тем же самым объясняется отсутствие существенной прибавкиот NPK на 6-ом фоне по отношению ко 2 фону с разницей в дозах N82P50K62.
В среднем за 3 года, в связи с разным взаимодействием изучаемых факторов не получено достоверной разницы в массе 1 растения между вариантами густоты стояния (таблица 14).
В среднем по А 77,23 79,80 74,60 77,11 77,30 - ± г/раст. 0,0 +2,57 -2,63 -0,12 - - ± % 0,0 +3,3 -3,4 0,2 - - Некоторое преимущество имели посевы с густотой 60 и 70 тыс./га, за исключением 3 фона, где более высокая масса 1 растения (94,39 г) накоплена при густоте 100 тыс./га. Внесение расчетных доз NPK обеспечивает прибавки сухой массы одного растения на уровне прибавки урожая сырой фитомассы (см.таблицу 26). Так, привнесении расчетных доз NPK на прибавку урожая 20 т/га (N140P100K120)и урожайность 40 т/га(N152P100K122) сухая масса одного растения (86,05 и 89,90 г) незначительно различалась между собой (на 1,8%). Это свидетельствует о том, что при очень высоком содержании P2O5 в почве кукуруза не нуждается во внесении высоких доз фосфорных удобрений. Максимальная прибавка сухой фитомассы одного растения от наибольшей дозы NPKсоставила 76,2%, что не соответствует запланированному уровню. Это объясняется тем, что получение высоких запрограммированных урожаев в 2009 и 2010 гг. было ограничено его климатическими ресурсами.
Таким образом, более интенсивным ходом продукционного процесса отличаются посевы кукурузы в умеренно теплые влажные годы (2011) с гидролитическим коэффициентом (1,60) близким к среднемноголетним показателям (1,59).
Наилучшие условия в агроценозе для накопления сырой массы одного растения складываются в неудобренных посевах и на умеренных фонах минерального питания при густоте стояния 70-80 тыс./га, на высоких фонах – 100 тыс./га, а сухой массы соответственно при густоте 60-70 и 100 тыс./га.
Более высокое содержание сухого вещества в зеленой массе кукурузы к уборке урожая накапливается в наиболее благоприятные годы (2011) с колебаниями по вариантам от 20,29 до 25,41%, что выше, чем в другие годы на 8,41-10,85%.
Повышение густоты стояния с 60 до 100 тыс./га увеличивает накопление количества сухого вещества в сырой массе на умеренных фонах минерального питания (1, 2, 6) и снижает его на повышенных фонах, в большей мере при внесении высоких доз NPKна прибавку урожая 40 т/га. Более интенсивным накоплением сухого вещества на протяжении всего периода вегетации отличаются посевы кукурузы на 6-ом фоне минерального питания при внесении расчетных доз NPKна урожай 40 т/га. При учете урожая на этом фоне содержание сухого вещества, в среднем по густоте стояния (19,03%) было на 0,87% выше контроля и на 0,91% - самого высокого фона. 3.2.4. Чистая продуктивность фотосинтеза
Нами изучен ход ЧПФ в течение вегетации в разные годы в зависимости от изучаемых агротехнических факторов (таблица 15). В результате выявлено, что наибольшее влияние на этот показатель оказывают, агрометеорологические условия, затем , почти в равной мере, фон минерального питания и густота стояния.