Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 7
1.1 Роль уровня минерального питания в формировании продуктивности кукурузы 7
1.2 Влияние густоты стояния растений на урожайность и качество Кукурузы 22
2 Условия и методика проведения исследований 35
2.1 Характеристика почвенно-климатических условий 35
2.2 Место проведения, схема опытов и методики лабораторных Исследований 42
3 Влияние минеральных удобрений и густоты растений на рост и развитие кукурузы 46
3.1 Формирование листовой поверхности кукурузы в зависимости от уровня минерального питания и густоты растений 46
3.2 Фотосинтетическая деятельность посевов кукурузы в зависимости от приемов возделывания 62
4 Урожайность и качество зеленой массы кукурузы в зависимости от приемов возделывания 68
4.1 Влияние минеральных удобрений и густоты стояния растений на биометрические показатели кукурузы 68
4.2 Урожайность зеленой массы кукурузы в зависимости от уровня минерального питания и густоты растений 74
4.3 Накопление пожнивно-корневых остатков кукурузы 89
4.4 Биохимический состав зеленой массы кукурузы 94
4.5 Изменение кормовой ценности кукурузы под влиянием минеральных удобрений и густоты растений 100
5 Формирование зерновой продуктивности кукурузы в зависимости от уровня минерального питания и густоты стояния растений 112
5.1 Структура урожайности 112
5.2 Качество зерна кукурузы 126
6 Энергетическая и экономическая эффективность приемов возделывания кукурузы 130
Заключение 137
Предложения производству 140
Литература 141
Приложение 161
- Роль уровня минерального питания в формировании продуктивности кукурузы
- Фотосинтетическая деятельность посевов кукурузы в зависимости от приемов возделывания
- Биохимический состав зеленой массы кукурузы
- Качество зерна кукурузы
Введение к работе
Актуальность темы. Важным агротехническим приемом повышения урожайности является эффективное применение удобрений с учетом биологических особенностей и физиологических свойств различных биотипов кукурузы. По результатам многочисленных опытов и агротехнических исследований, эффективность удобрений, внесенных под кукурузу, зависит от предшественников, приемов обработки почвы, сроков посева, густоты стояния растений, и т. д. Кукуруза хорошо реагирует, прежде всего, на внесение азотных удобрений. На черноземах обыкновенных она хорошо отзывается на применение фосфорных удобрений. Основное количество потребляемых питательных веществ кукуруза извлекает из почвенных запасов, которые намного превышают потребность кукурузы. Однако доступность их незначительна. Поэтому необходимо компенсировать нарушения в соотношении питательных веществ или их общий недостаток внесением минеральных и органических удобрений.
Одной из задач оптимизации продукционного процесса является определение оптимальной густоты посевов кукурузы. Оптимальная густота стояния обеспечивает наиболее полное использование природных и антропогенных факторов произрастания культурных растений. Густота стояния должна дифференцироваться по зонам, гибридам и агрофонам. С улучшением режима питания густота стояния должна, как правило, возрастать. В связи с этим, комплексные исследования по определению оптимальной густоты стояния растений в зависимости от уровня минерального питания в условиях лесостепи Среднего Поволжья, являются весьма актуальными.
Степень разработанности темы. Вопросами оптимизации минерального питания растений агроценозов, занимались, в разные годы, Л.М. Державин (1992); В.С. Носко (1990); Б.Дьерфи и З. Бержени (1996); В.И. Никитишен, Л.М. Терехов, В.И. Личко (2007); Т.Р. Толорая с соавт. (2011); В.Н. Багринцева с соавт. (2015); Е.С. Пестрикова (2016); Н.Н. Лазарев, Г.Е. Мёрзлая, А.М. Стародубцева (2017); А.Ф. Стулин (2017) и др. Важность создания оптимальной густоты стояния растений кукурузы в посевах, отражена в работах К.И. Саранина (1966); Г.В. Веретен-никова и Т.Р. Толорая (1996); Т.И. Борщ (2012); Н.Ф. Надточаева с соавт. (2012); З.И. Усановой и др. (2016); Н.А. Орлянского с соавт. (2017) и др. Однако для условий лесостепи Среднего Поволжья вопрос определения оптимальной густоты стояния растений кукурузы в зависимости от уровня минерального питания изучен недостаточно.
Цель и задачи исследований. Цель – обосновать оптимальную густоту стояния растений на различных уровнях минерального питания для реализации продуктивного потенциала раннеспелого гибрида кукурузы РОСС 199 МВ, на черноземе выщелоченном лесостепи Среднего Поволжья.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
изучить особенности роста и развития растений кукурузы и определить динамику фотосинтетической деятельности в зависимости от различных приемов агротехники;
выявить влияние уровня минерального питания и густоты стояния растений на формирование урожайности зеленой массы и зерна кукурузы;
определить эффективность совместного влияния доз минеральных удобрений и густоты стояния растений на качество кукурузы;
- дать экономическую и энергетическую оценку изучаемым технологиче
ским приемам возделывания кукурузы.
Научная новизна. Применительно к местным почвенно-климатическим условиям лесостепи Среднего Поволжья в результате комплексных исследований разработаны приемы реализации продуктивного потенциала раннеспелого гибрида кукурузы РОСС 199 МВ. Показаны особенности формирования фотосинтетического аппарата и элементов структуры урожая под влиянием приемов агротехники. Обосновано влияние минеральных удобрений и густоты стояния растений на урожайность кукурузы. Определены закономерности формирования качества зеленой массы и зерна кукурузы в зависимости от уровня минерального питания и густоты стояния растений.
Практическая значимость. Предложены сельскохозяйственному производству адаптивные, энергетически и экономически обоснованные технологические приемы возделывания, позволяющие управлять формированием устойчивых агроценозов кукурузы. Внедрение научных разработок в практику обеспечивает получение зеленой массы кукурузы до 60 т/га, зерна 6,6 т/га, сбор кормовых единиц 15,0 т/га, переваримого протеина – 856 кг/га и выход обменной энергии 174,5 ГДж/га.
Методология и методы исследований. Методология основана на анализе научной литературы отечественных и зарубежных авторов, постановке цели, формулировке задач и программы исследований. Методы исследований: полевые опыты, наблюдения, измерения, лабораторные анализы, статистическая обработка экспериментальных данных, описание.
Основные положения, выносимые на защиту:
особенности роста и развития, формирования фотосинтетической деятельности раннеспелого гибрида кукурузы в зависимости от приемов возделывания;
формирование урожайности зеленой массы и зерна кукурузы в зависимости от приемов возделывания;
влияние доз удобрений и густоты стояния растений на кормовые достоинства кукурузы;
- энергетическое и экономическое обоснование доз удобрений и густоты
стояния растений кукурузы.
Достоверность полученных результатов подтверждена многолетним периодом исследований, применением современных методик закладки и проведения
опытов, необходимым объемом проведенных анализов, измерений, наблюдений, статистической обработкой экспериментального материала.
Апробация работы Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались на Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие мирового сельского хозяйства» (Саратов, 2017); Всероссийских научно-практических конференциях «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России» (Пенза, 2015); «Энергосберегающие технологии в ландшафтном земледелии» (Пенза, 2016); «Участие молодых ученых в решении актуальных вопросов АПК России» (Пенза, 2016); «Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России» (Пенза, 2017).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 научных работах, три из которых в изданиях по перечню, рекомендованному ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах компьютерного текста, состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству, включает 21 таблицу, 10 рисунков и 28 приложений. Список литературы содержит 201 наименование, в том числе 12 иностранных авторов.
Роль уровня минерального питания в формировании продуктивности кукурузы
Растения кукурузы получают питательные вещества из почвы и удобрений. Из почвы поступают питательные элементы в результате естественной мобилизации питательных веществ при переводе их из неусвояемой в усвояемую растениями форму. Однако этот процесс не всегда проходит в нужном русле и так скоро, как это требуется для растений данной культуры. Поэтому образовавшиеся нарушения в соотношении питательных веществ или их общий недостаток компенсируются внесением минеральных и органических удобрений. Элементы питания относятся к возобновляемым материалам, которые поступают извне, а их количество может регулироватьcя самим человеком. Поскольку ежегодное формирование биомассы в агроцено-зах связано с выносом значительного количества биогенных элементов из почвы, то для дальнейшего успешного ее функционирования необходимо, как минимум, равноценное восполнение данных объемов питательных элементов, которое может быть осуществлено путем внесения органических и минеральных удобрений (Державин Л.М., 1992).
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. Для того чтобы получить наибольшую эффективность от удобрений, необходимо глубоко знать теоретические основы минерального питания растений кукурузы, потребность ее в отдельных элементах питания в течение всего вегетационного периода, влияние вносимых элементов на рост, развитие, обмен веществ, формирование урожая и его качество. При этом важно, чтобы система удобрений разрабатывалась в зависимости от почвенно климатических условий районов возделывания и групп спелости гибридов кукурузы. (Кукуруза (Выращивание…), 2009; Gypta S.C., Dowdy V.R., 1977).
Как свидетельствуют результаты, полученные зарубежными учеными, в агроклиматических условиях Европы и Южной Америки до двух третей урожая формируется за счет питательных элементов, содержащихся в удобрениях (Salette J., 1982; Radford B.J., 1995; Peiretti R.A., 2001).
К.А. Костров, Э.П. Буланенкова (1971), В.В Шолтанюк и Н.В. Надточа-ев (2004) справедливо отмечают, что кукуруза, обладая самым высоким среди зерновых культур потенциалом продуктивности, использует его в условиях сельскохозяйственного производства не более чем на 40…50 %. Вследствие чего вопрос повышения эффективности использования минеральных удобрений как никогда актуален. Поэтому для разработки правильной, адаптированной к конкретным агроклиматическим условиям технологии возделывания кукурузы необходимо создание оптимальных условий водного режима и минерального питания, обеспечивающие нормальный рост и развитие растений в период вегетации (Прохода, В.И., О.В. Тронева О.В., Кравченко Р.В., 2010; Тронева, О.В., Кравченко Р.В., 2010).
Максимальный эффект от использования минеральных удобрений в сельскохозяйственном производстве достигается в наиболее благоприятных для культурных растений агроклиматических условиях (В.С. Носко, 1990; Никитишен В.И., Личко В.И., 2012; Мерзлая Г.Е. с соавт, 2016).
В начале вегетации отмечено незначительное потребление кукурузой элементов питания из почвы, что связано с ее биологическими особенностями развития в этот период. До фазы 3-4 листьев у растений еще слабо развита корневая система, а необходимое количество питательных веществ в основном обеспечивается за счет запасов зерновки. Период максимального поступления основных элементов питания в растения отмечен от фазы 6-7 листьев до выметывания, что связано с интенсивным ростом растений в это время. В процессе роста и развития кукурузы, как и у всех зеленых растений, азоту принадлежит основная роль. Его недостаток в растении кукурузы в процессе вегетации замедляет образование хлорофилла, а, следовательно, и рост, так как в этом случае снижается интенсивность фотосинтеза и белкового обмена. Такое нарушение ростовых процессов вследствие азотного голодания приводит к пожелтению листьев, преждевременному их старению и отмиранию, что вызывает уменьшение ассимиляционной поверхности растений и отрицательно влияет на величину их продуктивности. Также установлено, что значение азота для кукурузы заключается еще и в том, что именно этот элемент питания чаще всего лимитирует урожайность. (Кукуруза. Современная технология…, 2009).
Недостаток азота может отмечаться не только на неудобренных, бедных почвах и после плохих предшественников, но и в случае переуплотнения почвы от переувлажнения или весенних допосевных обработок по неспелой почве, в результате чего прекращается доступ воздуха в почву, подавляются процессы нитрификации. Подкормка азотом в этом случае позволяет устранить нежелательные явления. После подкормки растения приобретают темно-зеленую окраску, усиливается их рост, а следовательно, и продуктивность (Агрохимия, 1989).
Весьма важную роль в улучшении роста и развития растений кукурузы играет оптимальное фосфорное питание: оно улучшает азотный и углеводный обмен, развитие корневой системы, повышает засухоустойчивость. Опытами установлена ведущая роль фосфорных удобрений в повышении урожайности кукурузы на выщелоченных и обыкновенных черноземах, отмечены большие недостатки в способах и сроках применения этого элемента, приводящие к снижению его эффективности (Шпаар Д. и др., 1998).
Фосфор необходим растению с первых этапов его жизни, и длительное фосфорное голодание не может быть полностью компенсировано улучшением фосфорного питания в дальнейшем. (Володарский Н.И., 1986).
Фосфорные удобрения сокращают период от всходов до появления метелок. При этом формируется примерно одинаковая площадь листовой поверхности посева, но увеличивается продолжительность жизнедеятельности листьев, их период функционирования, в результате чего повышается фотосинтетический потенциал посева, что положительно сказывается на накоплении сухого вещества и чистой продуктивности фотосинтеза листьев (Толорая Т.Р. и др., 2003).
Кукуруза имеет длительный вегетационный период, поэтому и растянуто потребление элементов питания. Глубоко проникающая корневая система, которую она формирует, позволяет интенсивно накапливать элементы питания, особенно в период цветения растений. При этом из поступающих элементов питания раньше заканчивается поглощение калия, который, в отличие от азота и фосфора, входящих в состав разнообразных органических соединений растения, содержится в тканях в виде водорастворимых солей. Калий является одним из элементов, принимающих активное участие в обмене и передвижении углеводов, улучшающих фотосинтез, белковый обмен, энергетику растений; он положительно влияет на повышение устойчивости растений кукурузы к болезням, недостатку воды, низким и высоким температурам. Характерной особенностью калийного голодания является заметное отставание в развитии растений и созревании зерна, а также снижение массы 1000 зерен. В отличие от других элементов питания, избыточное содержание калия в почве не оказывает заметного влияния на рост, развитие и продуктивность кукурузы (Агрохимия, 1989).
Как отмечают Т.Р. Толорая с соавт. (2003), В.Н. Багринцева и Г.Н. Су-хоярская (2010) урожайность агрофитоценоза напрямую зависит от взаимного влияния водного и питательного режимов почвы, так как питательные вещества лучше поступают в растения в условиях достаточной влагообеспе-ченности, увеличивая эффективность применяемых удобрений.
По мнению В.И. Никитишена, Л.М. Тереховой и В.И. Личко (2007), существенный рост урожаев сельскохозяйственных культур благодаря усилению фона минерального питания растений обеспечивается, главным образом, за счет повышения суммарной площади листьев, фотосинтетическая продуктивность работы которой в расчете на единицу листовой поверхности, как правило, понижается.
Создавая большую органическую массу, кукуруза выносит из почвы много минеральных питательных веществ. При урожае сухой надземной массы 150 ц/га с одного гектара отчуждается 150…160 кг азота, 45…50 кг фосфора, 125…130 кг калия, которые должны восполнены внесением в почву минеральных удобрений (Володарский Н.И, 1986).
Об эффективности применения азотных удобрений под кукурузу свидетельствуют исследования многих авторов. Так, Д.А. Таран с соавторами (2011) установили, что черноземе выщелоченном Западного Предкавказья наиболее эффективной была доза N30 аммиачной селитры под предпосевную культивацию и сочетание её с дозой N30 в корневую подкормку в фазе 6-7 листьев кукурузы. В этих вариантах сформировался наибольший фотосинтетический потенциал и получена наивысшая в опыте урожайность зерна кукурузы.
По сведениям Т.Р. Толорая и др. (2011) корневые и листовые подкормки кукурузы азотом в фазу 6-7 листьев способствовали росту площади листовой поверхности, а урожайность зерна увеличилась на 5,0-12,3 %, причем наибольший эффект отмечен при корневой подкормке в дозе N30 аммиачной селитры. Под влиянием подкормок аммиачной селитрой и мочевиной содержание белка в зерне кукурузы повысилось на 0,2-0,6% . Однако В.В. Шол-танюк и Н..Ф. Надточаев (2004) отмечают, что на супесчаной почве при недостатке влаги в критический период роста растений кукурузы не отмечено положительного действия дробного применения азота, тогда как в условиях хорошего увлажнения прибавка урожая достигала 13%.
Фотосинтетическая деятельность посевов кукурузы в зависимости от приемов возделывания
В создании общего биологического урожая большую роль играет фотосинтетический потенциал (ФП) суммарной листовой поверхности, который определяется не только общей поверхностью листьев, но и скоростью ее образования и временем активной деятельности в период формирования генеративных органов (от цветения початка до уборки). Он определяет полноценность формирования урожая в динамике и степень совершенства посева. В хороших посевах величина ФП должна составлять не менее 2 млн. м2/гасут, в расчете на каждые 100 дней фактической вегетации. В значительной степени величина ФП зависит от условий минерального питания растений и густоты стеблестоя.
Согласно данным А. Ф. Дружкина (2004), в условиях Саратовской области на лугово-каштановых почвах наибольший фотосинтетический потенциал посева был у среднеспелого гибрида Краснодарский 440 MB. Этот показатель колебался от 1613 тыс. м2/гасут при норме высева 50 тыс./га до 1974 тыс. м2/гасут – при норме высева 80 тыс./га, а раннеспелый гибрид Коллективный 160 MB имел ФП от 1412,8 до 1698,0 тыс. м2/гасут.
Результаты, полученные Е. А. Карпачевой (2011) на южном черноземе Волгоградской области, показывают, что фотосинтетический потенциал посева гибрида Поволжский 89 МВ изменялся от 0,358 млн. м2/гасут до 0,464 млн. м2/гасут на фоне естественного плодородия почвы, и увеличивался до 0,560-0,663 млн. м2/гасут при внесении минеральных удобрений в дозе N180P90.
Размер и динамика развития листовой поверхности находятся под воздействием многочисленных агротехнических, климатических и биологических факторов. Как показали полученные измерения, изучаемые технологические приемы по-разному влияли на ФП посева кукурузы.
В условиях 2015 г. за весь период вегетации ФП посева варьировал от 1,204 млн. м2/гасут. до 2,184 млн. м2/гасут. (прилож. 10). При этом под влиянием разового внесения азотно-фосфорных удобрений величина ФП возрастала на 11,8%, при применении полного минерального удобрения – на 9,2%, а за счет дробного внесения азота – на 18,6%. Следует отметить, что наибольшая величина фотосинтетического потенциала на всех фонах питания сформирована при максимальной густоте стояния растений. Однако, на фоне естественного плодородия наиболее значичельное увеличение суммарного фотосинтетического потенциала (на 37,3%) зафиксировано при загущении с 60 до 70 тыс.шт./га, а при дальнейшем загущении темпы прироста снижаются до 4,8-6,4%. При внесении N120P90 и N120P90К60 величина фотосинтетического потенциала возрастала на 7,4-15,9% на каждые последующие десять тысяч растений. При проведении азотной подкормки наибольший прирост ФП отмечен по мере загущения с 70 до 80 тыс.шт./га и составил 20,9%, в остальных вариантах прибавка изменялась от 3,1% до 5,7%.
В 2016 г. наибольшая величина суммарного фотосинтетического потенциала за вегетационный период получена при внесении полного минерального удобрения, в среднем по фону она достигала 2,138 млн. м2/гасут., что на 0,759 млн. м2/гасут. или 55,0% превышает неудобренный фон (прилож. 10). При этом под влиянием азотно-фосфорных удобрений ФП возрастал на 38,4-40,4%. На всех фонах питания наибольший фотосинтетический потенциал сформирован при максимальной в опыте густоте стояния растений, но отмечено снижение интенсивности накопления ФП на 8,1-16,6% при загущении с 60 до 70 тыс.шт./га, до 3,1-11,7% при дальнейшем увеличении количества растений.
В 2017 г. суммарная величина фотосинтетического потенциала составляла 1,554-2,797 млн. м2/гасут. При этом под влиянием удобрений она возрастала на 23,2-25,2% и больших различий в зависимости от дозы удобрений не отмечено. Как следует из полученных данных, на неудобренном фоне рост ФП отмечен до густоты 90 тыс.шт./га, а при улучшении условий минерального питания – до 100 тыс.шт./га, причем темпы прироста сохранялись на всех густотах.
В среднем за три года исследований (табл. 5) использование различных доз и сочетаний минеральных удобрений было практически равноценным и обусловило рост величины ФП на 396-452 тыс. м2/гасут. или 24,5-28,1%. При увеличении густоты стояния с 60 тыс.шт./га до 100 тыс.шт./га отмечен рост величины ФП от 32,8% на неудобренном агрофоне, до 40,3-52,6% при внесении удобрений.
В сельском хозяйстве наибольший интерес представляет получение конечного продукта - полезной накопленной биомассы растений, то есть чистой продуктивности фотосинтеза. Важно не только сформировать большую ассимилирующую поверхность, а чтобы она работала более продуктивно. Для характеристики продуктивности работы фотосинтетического аппарата используют такой показатель как чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ). Показатель чистой продуктивности фотосинтеза весьма динамичен. Он зависит как от условий внешней среды (обеспеченности почвы питательными веществами и влагой), так и от состояния самих растений, и, в первую очередь, от ассимиляционной работы листьев, от площади их поверхности. Наиболее часто встречающиеся величины чистой продуктивности фотосинтеза для растений кукурузы – 6-8 г/м2сутки. (Ничипорович А.А., 1966).
Измерения и учеты показали, что в 2015 г. продуктивность фотосинтеза на неудобренном фоне была достаточно высокой и варьировала от 9,30 г/м2сутки при минимальной густоте растений, до 7,00 г/м2сутки при максимальном загущении (прилож. 11).
При применении полного минерального удобрения ЧПФ увеличивалась, в среднем по фону, до 8,88 г/м2сутки или на 18,2% по сравнению с фоном без удобрений. Немного уступал ему фон минерального питания с перенесением части азота в подкормку, где ЧПФ составила в среднем 8,60 г/м2сутки. Менее продуктивно «работали» листья на фоне однократного внесения азотно фосфорных удобрений, величина ЧПФ варьировала от 8,65 г/м2сутки при густоте 60 тыс./га до 6,28 г/м2сутки при загущении до 100 тыс./га. Независимо от фона минерального питания при увеличении густоты стояния растений отмечено снижение продуктивности работы листьев на 24,0-27,8%. Следует отметить, что наиболее резкое снижение ЧПФ отмечается при увеличении густоты стояния с60 до 70 тыс./га.
В то же время, эффективность работы листового аппарата зависела и от складывающихся гидротермических условий периода вегетации.
Наиболее продуктивно работали посевы кукурузы в 2016 г. при благоприятном сочетании температурно-влажностных условий вегетации. Но отмечено, что более эффективнее работали листья на неудобренном фоне, чистая продуктивность фотосинтеза изменялась с 10,77 до 9,08 г/м2сутки. При улучшении условий корневого питания эффективность фотосинтетической деятельности снижалась на 7,6-18,4% (прилож. 11). Как и в предыдущий год исследования по мере увеличения густоты стеблестоя отмечается снижение продуктивной работы листового аппарата, но если на неудобренном фоне и внесении N120P90 величина ЧПФ уменьшалась на 15,3-15,7%, то на фоне проведения азотной подкормки и внесении N120P90К60 снижение составило 29,0-29,1%.
В условиях лета 2017 г., при хорошем увлажнении и умеренно низких температурах в первую половину вегетации, зафиксированы меньшие величины ЧПФ. Более продуктивно в этих условиях работали листья при применении минеральных удобрений, ЧПФ варьировала, в среднем в зависимости от уровня минерального питания, от 4,74 до 6,31 г/м2сутки (прилож. 11). Использование полного минерального удобрения способствовало улучшению работы листового аппарата, и наибольшая прибавка получена в вариантах на этом фоне – 33,1% по сравнению с неудобренным фоном. Следует отметить, что за счет калия дополнительный прирост составил 10,3%. В сложившихся погодных условиях вегетации проведение азотной подкормки оказалось малоэффективным, чистая продуктивность фотосинтеза была в среднем на 11,9% ниже, чем при разовом внесении азотно-фосфорных удобрений. На этом же фоне прослеживается резкое снижение продуктивности фотосинтеза при загущении посева свыше 80 тыс./га.
Биохимический состав зеленой массы кукурузы
В нашей стране кукуруза получила широкое распространение как силосная культура. Поэтому определение в растениях кукурузы концентрации и соотношения основных питательных веществ имеет важное значение в современном кормопроизводстве. Чем больше в корме питательных веществ, тем выше его питательность. Но высокое содержание одного какого-либо питательного вещества не дает основания сделать заключение о высокой питательности корма вообще. В связи с этим, отдельные корма включают в рационы в количествах, обеспечивающих общую их питательность и соотношение питательных веществ, соответствующее потребностям животных (Богданов, Г.А., 1990). Развитие молочного скотоводства в любом хозяйстве во многом зависит от кардинальных сдвигов в обеспечении животных полноценными высококачественными кормовыми средствами. Низкое качество кормов – решающий фактор, не позволяющий получать высокую продуктивность у животных (Нормы и рационы…, 2003; Жолобова И. С. и др., 2015). Как правило, при изучении кормов внимание главным образом обращается на содержание в них основных питательных веществ, обеспечивающих пластические и энергетические стороны обмена веществ. Известно, что наиболее важным питательным веществом любых кормов, в том числе и зеленых, является протеин.
Как показали результаты биохимического анализа, отмечено закономерное увеличение сырого протеина в сухой биомассе при внесении минеральных удобрений. Однако в зависимости от года испытаний прослеживаются особенности.
В условиях 2015 г. на неудобренном агрофоне содержание сырого протеина в сухой биомассе составило 5,01-5,71 %, а при улучшении условий минерального питания оно возрастало до 5,52-7,53 % (прилож. 17). Эта же тенденция увеличения протеина на удобренном фоне сохранилась и в последующие годы испытаний (прилож. 18-19). Наибольшим накоплением белка отличались растения при проведении азотной подкормки, прирост сырого протеина составил 1,50-2,12 %. Внесение удобрений в дозе N120Р90 также положительно повлияло на обеспеченность корма белком, но разница была меньше – 0,21-1,27 %. Следует отметить, что введение калия в фосфорно-азотное удобрение не оказало влияния на накопление белка. Содержание сырого протеина в зеленой массе растений на этих вариантах не отличалось от агрофона с азотно-фосфорными удобрениями. По всем уровням корневого питания отмечено снижение обеспеченности корма протеином на 0,40-1,00 % при загущении посева. Зеленая масса кукурузы, полученная в 2016 году, по обеспеченности сырым протеином мало отличалась от фитомассы, убранной в 2015 году. Здесь прослеживаются те же закономерности, что были выявлены в предыдущем году.
В условиях пониженных температур 2017 года получена фитомасса, более обеспеченная протеином. В вариантах без дополнительного минерального питания содержание сырого протеина варьировало от 7,28 до 7,81 % (прилож. 19). Внесение минеральных удобрений в дозах N120Р90 и N120Р90К60 стимулировало накопление белковых веществ в растении, прирост, по сравнению с естественным агрофоном, составил 1,19-2,18 %, что согласуется с данными, полученными В.И. Норовяткиным (2007). Наиболее обеспеченная протеином фитомасса, получена при перенесении части азота в подкормку, в растениях накопилось 10,83-11,94 % сырого протеина. По содержанию протеина в зависимости от густоты стояния растений какой-либо четкой закономерности не прослеживается. В среднем за три года проведения испытаний установлено, что наибольшее влияние на накопление белковых веществ в биомассе кукурузы оказала азотная подкормка, способствующая приросту сырого протеина, в среднем на 2,49 % по сравнению с неудобренным агрофоном, а за счет дробного внесения азота получена прибавка 1,3 % (табл. 11).
Дополнение азотно-фосфорного удобрения калием не имело значительных преимуществ перед внесением N120Р90 по накоплению протеина растениями. На этих фонах минерального питания прибавка белковых веществ составила 1,18-1,42 % по сравнению с неудобренными вариантами. Отмечена тенденция снижения содержания сырого протеина в зеленой массе по мере увеличения густоты стояния растений. Следует отметить, что сухое вещество кормов, выращенных в более жаркие годы, по сравнению с полученными в умеренно теплые годы, отличается меньшим содержанием протеина и большим содержанием БЭВ.
Сырая клетчатка – основная часть оболочек растительных клеток. Она трудно переваривается и плохо усваивается организмом. Большое содержание клетчатки понижает питательную ценность растительного корма (Томмэ М.Ф., 1964; Л.Д. Алейникова, Ю.С. Козлова, 1988). Как показали полученные результаты, содержание сырой клетчатки в фитомассе претерпевало значительные изменения в зависимости от погодных условий года исследования.
Наиболее переваримая зеленая масса получена при достаточной тепло-обеспеченности вегетационного периода 2016 года. Содержание сырой клетчатки по вариантам опыта изменялось от 18,97 до 20,12 %, какого-либо значимого тренда, в зависимости от внесения минеральных удобрений, не выявлено (прилож. 18). Лишь наметилась тенденция увеличения сырой клетчатки в биомассе с ростом количества растений. Получен хорошо переваримый корм, соответствующий зоотехническим требованиям (18…25 %).
При несколько меньшем количестве активных температур в условиях 2015 года содержание сырой клетчатки в сухой массе варьировало от 23,14 до 26,53 % (прилож. 17). И, так же, как и в 2016 году, какой-либо закономерности в накоплении сырой клетчатки растениями в зависимости от фона минерального питания и густоты стояния не выявлено.
В условиях опыта наименее переваримый корм получен в 2017 году. В среднем по фонам корневого питания содержание сырой клетчатки в сухой бимассе составило 29,52-31,37 %, причем больше клетчатки было в растениях при внесении полного минерального удобрения, а меньше содержалось в биомассе, полученной с применением азотной подкормки (прилож. 19). В зависимости от густоты стояния значительных различий и закономерностей не отмечено.
В среднем за три года исследований какого-либо значимого тренда, в зависимости от доз и способов применения удобрений и густоты стояния растений в содержании сырой клетчатки не выявлено.
Жиры имеют высокую калорийность, поэтому они являются источником энергии в организме животных (Хохрин С.Н., 2002). В рационах животных жира должно быть 3-5 % в сухом веществе. Следует отметить, что по содержанию жира по годам исследований и вариантам опыта значительных различий не отмечено, получена биомасса с обеспеченностью жиром 2,00-3,29 % (прилож. 17-19). Установлено, что внесение минеральных удобрений в дозах N120P90 и N120P90K60 по сравнению с неудобренной почвой способствует повышению жира в биомассе. При дробном внесении азота количество жира в кормах немного снижается, особенно четко это проявилось в условиях 2015 года, вероятно, в результате получения большего урожая на фоне подкормки азотными удобрениями.
Общее количество золы характеризует минеральную питательность кормов. В растительных кормах мало зольных веществ и распределены они неравномерно. В золе различают макро- и микроэлементы (Хохрин С.Н., 2002). Что касается накопления минеральной части сухого вещества выращенных кормов, то в целом следует отметить, что в биомассе кукурузы содержание сырой золы варьировало от 3,04 до 4,64 %, и во все годы было ниже зоотехнических рекомендаций (5-7%). Четкой закономерности влияния уровня корневого питания и густоты стояния растений на минеральный состав корма не отмечено.
К группе безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ) относят все безазотистые вещества, за исключением жира и сырой клетчатки. Основную часть безазотистых экстрактивных веществ кормов (БЭВ) составляют углеводы – водорастворимые (сахара) и нерастворимые в воде (крахмал). Они имеют наибольшее значение в питании животных (Томмэ М.Ф., 1964). В теле животного крахмал представлен гликогеном, который откладывается в печени и служит запасным питательным веществом. В целом по данному показателю можно сказать, что среди всех питательных веществ, заключенных в зеленой массе, БЭВ занимают первое место, на их долю приходилось 48,46-68,48 % сухого вещества корма. Причем дозы минеральных удобрений и загущение посевов на концентрацию БЭВ влияние оказывали незначительное (прилож. 17-19, табл. 11). Большее влияние на накопление безазотистых экстрактивных веществ оказали погодные условия периода вегетации. В более благоприятном по гидротермическому режиму 2016 году, содержание БЭВ в биомассе было наибольшим – 65,70-68,47 %. А меньше всего БЭВ содержалось в корме, полученном в условиях умеренных температур вегетации 2017 года – 48,46-56,63 %.
Качество зерна кукурузы
Одна из важных задач, стоящая перед сельским хозяйством – постоянное наращивание производства зерна и кормов для животноводства. Большое значение в этом должно придаваться кукурузе, как одной из перспективных и наиболее урожайных культур. Важно не только увеличивать урожайность зерна, но и улучшать его качество для получения фуражного зерна с высокими кормовыми достоинствами. Оптимальные дозы удобрений под кукурузу определяются не только прибавками урожайности, но и влиянием на качество зерна. И.А. Карова И. А. (2004); А.А. Потрясаев (2009), А.Н. Крюков (2013) установили, что при улучшении условий минерального питания, наряду с ростом урожайности, отмечается увеличение содержания в зерне кукурузы полезных компонентов (протеина, крахмала, жира) и снижение клетчатки. Поэтому определение в растениях кукурузы концентрации и соотношения основных питательных веществ, имеет важное значение в современном кормопроизводстве. Чем больше в корме питательных веществ, тем выше его питательность (Богданов, Г.А, 1990).
Направленность и интенсивность биохимических процессов в созревающем зерне зависит от обеспеченности растений элементами питания. При внесении научно обоснованных доз удобрений улучшается минеральное питание растений, что способствует мобилизации физиологических ресурсов растений и повышению качества выращиваемого зерна (Агрохимия, 2001).
Высококачественное зерно кукурузы, прежде всего, должно иметь повышенное содержание белка и лизина и других незаменимых аминокислот. Недостаток в рационах животных этих веществ, приводит к снижению их продуктивности (Азаров, В.Б., 2004).
Проведенными исследованиями установлено, что белковая обеспеченность зерна различалась как в зависимости от приема возделывания, так и от погодных условий в период вегетации. В 2015 г. наиболее обеспеченное белком зерно получено в вариантах с проведением азотной подкормки – 11,37-11,86 % сырого протеина в сухой массе. Влияние N120P90 N120P90K60 на накопление протеина в зерне было примерно равным, содержание его варьировало от 10,72 до 11,34 %. Наименее обеспеченное белковыми веществами зерно, получено на неудобренных вариантах. За счет улучшения условий минерального питания получена прибавка 1,39-2,06 %. Аналогичная закономерность отмечена в последующие годы исследований, однако прирост протеина по сравнению с вариантами на естественном агрофоне составил 0,96-1,59 % для вегетации 2016 г., и 0,57-1,01 % - в 2017 г. Эту закономерность повышения белковистости зерна при применении корневой азотной подкормки отмечают Т.Р. Толорая с соавт (2011). О.В. Скарга (2004) для выщелоченных черноземов Западного Предкавказья установил, что сочетание с общим фоном припосевного применения по 60 кг/га аммиачной селитры и безводного аммиака повышало урожайность, но не привело к увеличению содержания белка в зерне. Наиболее высокое содержание белка в зерне, лизина в белке и сбор белка с 1 га посева в опытах отмечено на варианте сочетания общего фона с припосевным внесением безводного аммиака в дозе 120 кг/га.
Следует отметить, что в 2015-2016 гг. прослеживается четкая тенденция увеличения белковости зерна по мере роста густоты растений, а в 2017 г. прирост протеина наблюдается до густоты 80 тыс.шт./га, а затем происходит снижение белка. В среднем за годы проведения опыта наибольшая обеспеченность белком отмечена для зерна, полученного в вариантах с азотной подкормкой, прирост составил 1,56 % (табл. 17). Применение полного минерального удобрения не способствовало повышению протеина по сравнению с N120P90, на этих фонах питания получена прибавка 0,97-1,05 % по отношению к неудобренному агрофону.
Сбор сырого протеина в большей степени зависел от урожайности зерна, чем от содержания белка. В среднем за годы исследований перенесение части азота в подкормку увеличивало сбор протеина на 305 кг/га по сравнению с неудобренным фоном. За счет дробного внесения азота прирост составил 98 кг/га или 16,6 %. При введении в состав азотно-фосфорных удобрений калия получено дополнительно 50 кг/га протеина или 8,4 %.
Кукуруза является важным поставщиком энергии в рационах сельскохозяйственных животных. Под обменной или физиологически полезной энергией понимается количество энергии корма, которая идет на поддержание жизни животного, синтез продукции и энергия продукции. Благодаря высокому содержанию энергии зерно кукурузы является незаменимым компонентом комбикормов для всех видов животных и птицы (Кукуруза (Выращивание, уборка…), 2009). Полученное в опыте зерно кукурузы отличалось достаточно высоким содержанием как валовой, так и обменной энергии, значения которых варьировали довольно в узких пределах – от 12,4 до 12,6 МДж/кг сухого вещества.
Изучаемые приемы возделывания не оказали влияния на энергобеспе-ченность корма. По выходу обменной энергии лучшими были варианты с применением полного минерального удобрения в дозе N120P90K60 и дроб ным внесением азота, где в урожае накопление энергии на 26,07-26,90 ГДж/га больше, чем в неудобренных вариантах.