Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Применение биопрепаратов в агроценозе кукурузы – прием повышения урожайности зерна (обзор литературы) .6
Глава 2. Условия, объекты и методика исследования
2.1. Почвенно-климатические условия 32
2.2. Объекты исследования 39
2.3. Методика исследования 41
Глава 3. Влияние удобрений на хозяйственно-биологические признаки и свойства гибридов кукурузы (результаты исследования)
3.1. Ростовые процессы гибридов кукурузы 44
3.2. Биометрические промеры растений 51
3.3. Учет вредителей и болезней 57
Глава 4. Влияние удобрений на урожайность зерна и зеленой массы гибридов кукурузы
4.1. Зерновая продуктивность гибридов 62
4.2. Урожайность зеленой массы 71
Глава 5. Особенности минерального питания гибридов кукурузы в зависимости от различных систем удобрений
5.1. Вынос макроэлементов с урожаем зерна и зеленой массы 76
5.2. Содержание макроэлементов в зерне и зеленой массе 90
Глава 6. Экономическая эффективность применения удобрений 98
Выводы 105
Рекомендации производству 109
Список использованной литературы
- Объекты исследования
- Биометрические промеры растений
- Урожайность зеленой массы
- Содержание макроэлементов в зерне и зеленой массе
Объекты исследования
Кукуруза является одной из основных сельскохозяйственных культур по потенциалу продуктивности, самому разностороннему использованию, пищевым и кормовым достоинствам. В Российской Федерации в структуре посевных площадей культур возделываемых на зерно и зеленый корм ее удельный вес весьма значительный. Расширение ее посевов путем внедрения интенсивных технологий возделывания обеспечивали в последние годы рост урожайности и валового сбора зерна кукурузы вдвое. По исследованиям В.С. Шевелухи (1992), ее потенциальная зерновая продуктивность может составить до 20 т/га и более.
Кукуруза – культура, имеющая тысячелетнюю историю. Как продовольственная культура она хорошо известна многим народам Центральной и Южной Америки, где она берет свое начало. Долгое время она была основным продуктом питания, хлебным растением для местного населения этих стран. Как известно, на территорию Европы она попала в конце 15в. В Россию кукуруза попала в 17 в. Долгое время, до середины 19 в., она возделывалась исключительно как огородное растение. Начиная с 20-го столетия, в мировом земледелии более 20 % валового сбора зерна кукурузы используют на продовольственные цели.
Зерно кукурузы очень богато в питательном отношении. Оно содержит 9-12 % белка, 4-6 % жира (в зародыше количество жира доходит до 40 %), 65 70 % углеводов, в зерне желтозерных много провитамина А. Из него изготовляют муку, крупу, кукурузные хлопья (корнфлексы), воздушную кукурузу (из рисовой кукурузы). Кукурузная мука применяется как в хлебопечении и кондитерском производстве, так и в диетическом и детском питании. Весьма распространенным и любимым продуктом во многих странах земного шара являются консервированная сахарная кукуруза и кукурузные хлопья. Зерно кукурузы является превосходным сырьем для крахмало-паточной, пивоваренной, спиртовой и консервированной промышленности. Из кукурузного масла вырабатывают витамин Е, используемый в медицине (Ахундова В.А., 1994; Пальцев А.И., 2006; Вавилов П.П., Гриценка В.В., 1986). Кукуруза имеет большую востребованность как кормовая культура, а также является прекрасным предшественником для многих сельскохозяйственных культур. О многообразии использования кукурузы в качестве основной культуры, а также побочной продукции свидетельствуют труды многих российских и зарубежных исследователей (Стебут И.А., 1957; Debnath S. C., 1988; Седанов Г.В., Даниленко Ю.П., 1992; Шульмейстер К.Г., 1995; Сапега В.А, Турсумбекова Г.Ш., 1999; Badlia P. Burris J., 1988; Царев А.П., Денисов Е.П., Шестеркин Г.И., 2000).
Урожайность сельскохозяйственных культур зависит от множества факторов, среди которых особое внимание следует уделять сорту (гибриду). Многие исследователи, в том числе Н.Ю. Петров и Д.В. Котельников, И.В. Таранов, Т.А. Мельникова, (2003), утверждают, что эффективное современное сельскохозяйственное производство не возможно без использования местных сортов и гибридов, которые отличаются высокой адаптивностью к конкретным почвенно-климатическим условиям. Только при этом условии, возможно, ежегодно, получать высокие урожаи возделываемой культуры, несмотря на постоянно изменяющиеся климатические условия (Устенко Г.П., 1963; Филин В.И., 1987; Шевелуха B.C., 1992; Тихонова М.К., 2001; Таранов И.В. Петров Н.Ю. Крючков Е.И., 2003). На сегодняшний день в связи с нестабильностью условий внешней среды весьма важно соблюдение равновесия между возделываемым генотипом и средой обитания. Не менее существенную роль в вопросе повышения урожайности сельскохозяйственных культур играют минеральные удобрения.
Удовлетворение потребности растений кукурузы в течение всего периода вегетации элементами минерального питания в оптимальном соотношении является важным фактором увеличения продуктивности кукурузного агроценоза (Терехов М.Б., Фролова Т.В., 1998; Пустовойтова Т.Н., Жданова Н.Е., 2000; Липчанская Р.А., 1999; Nevado, 1990).
Одним из основных элементов питания растений является азот, который относится к макроэлементам. Благодаря нему идет нормальный рост растений, развитие генеративных, репродуктивных и вегетативных органов, что в конечном итоге отражается на величине урожая, и его качестве. Недостаточное обеспечение азотом приводит к отставанию растений в росте, нарушению процесса фотосинтеза, преждевременному отмиранию листовых пластин и существенному недобору урожая зерна и листостебельной массы кукурузы. Избыток азота также имеет неблагоприятное воздействие. В данном случае идет чрезмерное перерастание зеленой массы растений, что в свою очередь способствует повышению их полегаемости при неблагоприятных факторах окружающей среды. Наиболее активное его потребление наблюдается от начала ростовых процессов растений кукурузы до выметывания метелок, после чего необходимость в нем снижается резко.
Оптимальные параметры дозы азотного удобрения различаются в зависимости от гибридов, почвенно-климатических условий, применяемой агротехнологии и т.д. Таким образом, обеспечение растений кукурузы азотным питанием, является одним из способов повышения урожайности зерна и зеленой массы (Панников В.Д., 1980; Павлов A.M., 1984; Панфилов А.Э., 1998; Lingam S.S., 1989).
Биометрические промеры растений
Оригинатор: ГНУ Краснодарский НИИСХ им. П.П. Лукьяненко Россельхозакадемии, ООО НПО «Кубаньзерно». Включён в Госреестр по Центральному (3) региону на силос и СевероКавказскому (6) региону на зерно. Простой среднеранний гибрид. Лист слегка изогнутый - изогнутый, угол между пластинкой листа и стеблем средний. Антоциановая окраска корней у стебля слабая. Время цветения метёлки среднее. Антоциановая окраска колосковой чешуи метёлки отсутствует или очень слабая, её основания - очень слабая - слабая, пыльников - отсутствует или очень слабая, колоски плотные. Главная ось метёлки выше верхней боковой ветви средней длины, образует с боковыми веточками средний угол. Первичные боковые веточки метёлки прямые -слегка изогнутые, длинные, веточек мало - среднее количество. Антоциановая окраска шёлка очень слабая, влагалища листа - отсутствует или очень слабая. Растение средней высоты - высокое, лист средней ширины - широкий. Початок длинный, средней толщины - толстый, цилиндрический, ножка длинная, рядов зёрен много, антоциановая окраска стержня сильная. Зерно зубовидное, в верхней части жёлто-оранжевое. Средняя урожайность зерна в Северо-Кавказском регионе составила 53,7 ц/га (на уровне стандарта). Уборочная влажность в среднем составила 23,2 % (на уровне стандарта). Вегетационный период составил 111 дней (на уровне стандарта). Средняя урожайность нормализованного сухого вещества в Центральном регионе составила 99,0 ц/га (+1,1 % к уровню стандарта). Максимальная -283,0 ц/га получена на Плавском ГСУ Тульской области в 2013 г. Среднее содержание сухого вещества - 24,7 % (-0,7 % к уровню стандарта).
Оригинатор: ГНУ Краснодарский НИИСХ им. П.П. Лукьяненко Россельхозакадемии Сложный. Включен в Госреестр по Северо-Кавказскому (6) региону на зерно и силос, Нижневолжскому (8) региону на силос. Среднеспелый. Время цветения метелки среднее. Главная ось метелки выше верхней боковой ветви средней длины, образует с боковыми веточками средний угол. Первичные боковые веточки метелки слегка изогнутые, средней длины, веточек мало среднее количество. Интенсивность антоциановой окраски шелка слабая. Растение высокое. Початок длинный, слабоконический, ножка средней длины, стержень окрашен. Зерно зубовидное, в верхней части желтое. Средняя урожайность зерна в Северо-Кавказском регионе - 63,6 ц/га, нормализованного сухого вещества - 109,4 ц/га, выше стандартов на 7,3 и 5,9 ц/га соответственно. Средняя урожайность нормализованного сухого вещества в Нижневолжском регионе - 84,9 ц/га, выше стандарта на 4,7 ц/га. Устойчив к южному гельминтоспориозу, очень слабо поражался пузырчатой головней, средне - бактериозом и фузариозом початков. (http://www.gossort.com/)
ПЛАНТАФОЛ 30:10:10. Данный препарат оказывает стимулирующее действие на рост и развитие вегетативных органов растения, особенно в начальный период вегетации. Рекомендуется применять до наступления фазы цветения и до налива плода. ПОЛИ-ФИД 19:19:19 + MgO + MЭ – бесхлорное, полностью водорастворимое удобрение для некорневых подкормок. Обладает сбалансированным содержанием макроэлементов и микроэлементов в хелатной форме (B, Fe, Mn, Zn,Cu, Mo), способствующих полноценному развитию растений, а также более высокой степенью химической чистоты, 100 % растворимостью, стабильностью всех компонентов, отсутствием вредных и балластных веществ. Оказывает биостимулирующее действие с эффектом мобилизации потенциала растений к неблагоприятным погодным условиям и снижению стрессового состояния растений от вносимых гербицидов, повышают иммунитет и усвояемость азота из удобрений и почвы.
ЖУСС-2 - концентрированный жидкий удобрительный медь молибден-содержащий состав предназначен для предпосевной обработки семян, внекорневой подкормки растений. Содержит соединения меди и молибден в биологически активной (легкоусвояемой растениями) форме (хелаты). Массовая концентрация меди 32-40 г/дм3, молибдена 14-22 г/дм3, плотность при 20 оС не менее 1100 кг/м3, водородный показатель рН в пределах 10-11.
Технология подготовки почвы Лущение стерни МТЗ – 82+ЛДГ–15. Осенняя вспашка МТЗ–82 + ПЛН– 4-35. Ранневесеннее боронование МТЗ – 82 + БЗСС – 1, планировка поверхности почвы и предпосевная культивация МТЗ – 82 + КПС – 4А. Посев гибридов кукурузы был проведен в 1 декаде мая МТЗ – 82 + СУПН – 8 на глубину 6 см. Норма высева гибрида Краснодарский 206 МВ составляла 70 000 раст/га, гибрида Краснодарский 385 МВ – 60 000 раст/га. В течение вегетации проводили междурядную обработку МТЗ – 82 + КРН – 5,6. Для борьбы с сорной растительностью применяли почвенный гербицид Трофи – 90 в дозе 1,2 л/га. При проведении наблюдений учетов и анализов использовали общепринятые методики. Для изучения влияния режима минерального питания на усвоение растениями макроэлементов (NPK) отбирали растительные пробы вегетативной массы и корневой системы гибридов.
В фазу цветения отбирали растения для определения урожайности зеленой массы. Биометрические измерения растений проводили в период восковой спелости зерна. Перед уборкой в фазу полной спелости зерна отбирали по 25 початков с каждой делянки для проведения структурного анализа (длина початка, количество рядов зерен, масса 1000 зерен и др.)
Минеральные удобрения (азофоска 16:16:16) вносили на опытные делянки весной до предпосевной культивации, вручную. Агротехника возделывания кукурузы в целом соответствовала зональной технологии выращивания кукурузы, разработанной учеными КБГСХА и КБНИИСХ (Жеруков Б.Х., 2000; Кумахов В.И., Хамуков В.Б., 2000; Тарчоков Х.Ш. 2000; Хачетлов Р.М., 2000; Эльмесов А.М., 2000; Эржибов С.К., Ханиев М.Х., Тхамоков З.Д. и др., 2000).
В сухих растительных образцах определяли содержание азота, фосфора и калия после мокрого озоления. Азот - методом Кьельдаля, фосфора -колориметрически, калия - на пламенном фотометре.
Урожайность зеленой массы
Слабая обеспеченность растений кукурузы элементами питания в течение вегетации отрицательно сказывалась на ростовых процессах. Так, в контроле (без применения удобрений) фенологические фазы были наиболее сокращенные, по сравнению с вариантами с минеральными удобрениями. Вследствие слабого режима питания фазы оставались незавершенными, растения на опытных делянках развивались асинхронно, что в итоге существенно сократило их вегетационный период. В целом, на неудобренном варианте общая длина вегетационного периода составила у гибрида Краснодарский 206 МВ-106 суток, а у гибрида Краснодарский 385 МВ–111 суток.
Внесение различных видов минеральных удобрений существенно активизировало интенсивность и продолжительность фенологических фаз. При этом влияние на первый и второй период роста и развития было различным.
Доза минеральных удобрений N120P120K90 обеспечила в условиях полевого опыта наиболее продолжительное развитие вегетативной, репродуктивной и генеративной массы растений кукурузы. Так, период нарастания биомассы растений от посева до цветения в этом варианте составил 64 суток, что превысило контроль на 5 суток, а другие варианты в среднем от 1 до 2 суток. Период формирования генеративного и репродуктивного органов также увеличился на фоне контроля на 5 суток, с другими вариантами – от 1 до 3 суток.
Внесение половины дозы минеральных удобрений N60P60K45 также продлило ростовые процессы растений кукурузы, однако на меньшую величину по сравнению с полной дозой (N120P120K90).
Применение минеральных удобрений нового поколения – с микроэлементами в хелатной форме, также существенно увеличивало продолжительность ростовых процессов. При этом имелись различия между вариантами. Удобрение Плантафол 30:10:10 совместно с N60P60K45 способствовало большей продолжительности периода формирования вегетативной массы растений. Так, превышение контроля составило 6 суток. Что также превысило вариант с применением полной дозы минеральных удобрений. Период налива зерна и его созревания при этом, был на сутки короче, на фоне N120P120K90 и на 4 суток длиннее контроля. Таким образом, удобрение оказывало стимулирующее действие, как на зеленую массу растения, так и на более быструю отдачу влаги.
Варианты с Поли-фидом и ЖУССом также продлевали период накопления вегетативной массы растений, при этом созревание зерна происходило несколько быстрее варианта с применением полной дозы минеральных удобрений. Так, увеличение общей длины вегетационного периода в варианте Фон + Плантафол 30:10:10 по сравнению с контролем составило в среднем за годы исследований 9 суток. А в варианте Фон + ЖУСС-2 период вегетации растений гибрида Краснодарский 206 МВ увеличился на 7 суток по сравнению с контролем.
Отдельно следует отметить, что обработка посевов препаратом ЖУСС – 2 способствовала сокращению периода созревания зерна в среднем на 2 – 3 суток.
Таким образом, наиболее продолжительные рост и развитие растений гибрида Краснодарский 206 МВ были в вариантах N120P120K90 (116 суток) и Фон + Плантафол 30:10:10 (116 суток.)
Аналогичная тенденция была выявлена на опытных делянках гибрида Краснодарский 385 МВ. В варианте без применения удобрений общая длина вегетационного периода у него составила 111 суток, что в среднем на 6 – 12 суток короче по сравнению с вариантами с применением различных минеральных удобрений (рис. 1).
Наибольшее влияние на периоды накопления вегетативной массы растений и созревания зерна гибрида Краснодарский 385 МВ оказали варианты N120P120K90 (122 сутки) и Плантафол 30:10:10 (122 сутки.). Минеральное удобрение ЖУСС – 2 у гибрида Краснодарский 385 МВ также способствовало наиболее быстрому созреванию зерна.
На продолжительность ростовых процессов существенное влияние оказывали как фактор А (НСР0,5 = 1,33), так и фактор В (НСР0,5 = 2,39). При этом, наибольшее влияние оказывали гибриды, т.е. фактор А. Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать выводы, что характер и интенсивность ростовых процессов растений кукурузы подвержены изменениям в зависимости от возделываемого гибрида и применяемых удобрений. В данном полевом исследовании наибольшее модулирующее действие оказывали гибриды, т.е. фактор А. 3.2. Биометрические измерения растений В вопросе увеличения валовых сборов зерна и зеленой массы гибридов кукурузы существенная роль принадлежит сбалансированному минеральному питанию растений. Недостаточное обеспечение макро и микроэлементами приводит к асинхронности ростовых процессов, а также к изменению линейных размеров вегетативных органов растений. Биометрические измерения растений кукурузы выявили влияние минеральных удобрений на такие показатели, как высота растений, длина метелки, диаметр стебля и др. (табл. 9).
Высота растения гибридов кукурузы увеличивалась, в зависимости от фона минерального питания, от контрольного варианта без применения удобрений к варианту с совместным применением половинной дозы N60P60K45 + Плантафол 30:10:10. Величина данного показателя составила у гибрида Краснодарский 206 МВ в лучшем варианте 195,8 см, что превысило контроль на 25,6 см, а вариант с полной дозой минерального удобрения N120P120K90 на 3,1 см. Другие варианты также существенно превышали контроль и уступали варианту Фон + Плантафол 30:10:10.
У гибрида Краснодарский 385 МВ тенденция изменения величины вегетативных органов имеет закономерность аналогичную стандарту. Наиболее высокорослые растения были в варианте Фон + Плантафол 30:10:10 – 215,7 см. Это превысило контрольный вариант 36,5 см.
Более позднеспелый гибрид Краснодарский 385 МВ сильнее отреагировал на недостаточное минеральное питание. Различия по высоте растений между удобренными вариантами и вариантом без применения удобрений у него на порядок выше, по сравнению с раннеспелым гибридом Краснодарский 206 МВ.
Содержание макроэлементов в зерне и зеленой массе
Успешное ведение сельскохозяйственного производства невозможно без применения агрохимических исследований, которые позволяют изучить взаимодействие между растениями, почвой и удобрениями. Также, они помогают регулировать режим питания растений, с учетом экономической эффективности применения химических средств не оказывая отрицательного влияния на окружающую среду. Для разработки и внедрения в производство научно обоснованной системы минерального питания, планирования урожайности и потребности сельскохозяйственных культур в удобрениях необходимо изучить химический состав растений, определить баланс питательных веществ и затраты на единицу производимой продукции.
Ежегодно проводятся самые разнообразные исследования по изучению данного вопроса. Тем не менее, остаются все еще актуальные вопросы. Анализ материалов литературных источников свидетельствует, что во многих работах исследованы вопросы химического состава сельскохозяйственных культур, выноса элементов питания из почвы вместе с урожаем, затрат их на формирование единицы продукции, коэффициенты использования азота, фосфора и калия из удобрений и почвы. Также рассмотрено влияние минеральных удобрений на продуктивность севооборота.
Вместе с тем, удобрения, особенно в результате систематического применения, влияют на агрохимические свойства почвы. Поэтому при решении вопроса оптимизации минерального питания сельскохозяйственных культур следует иметь представление о круговороте макроэлементов (азот, фосфор и калий), подтвержденные полевыми исследованиями в производственных условиях. Разработка системы удобрений должна строиться на рациональной научной основе, которая предусматривала бы получение высоких урожаев не за счет истощения почвенного плодородия, а при его непосредственном поддержании (Ханиев М.Х., Кашукоев М.В., Ханиева И.М., Шогенов Ю.М., Карданова М.М., 2014).
Отечественная наука накопила значительный материал с усредненными справочными данными относительно содержания в различных частях растений элементов питания - азота, фосфора и калия. Практически по всем возделываемым сельскохозяйственным культурам имеются данные по их выносу с урожаем основной и побочной продукции, производственным затратам на их применение. Однако, они не учитывают постоянно изменяющихся почвенно-климатических условий различных зон страны и способны давать только ориентировочную информацию.
Также не следует забыть о том, что у каждой культуры, используемые сортовые ресурсы имеют свои морфобиологические особенности, что накладывает определенный отпечаток на механизм взаимодействия среды, растения и удобрений. Поэтому необходимо периодическое уточнение данных о выносе элементов питания с урожаем сельскохозяйственной культуры. Как известно, повышение культуры земледелия, а также внедрение в сельскохозяйственное производство новых сортов и гибридов интенсивного типа, имеет место увеличение выноса питательных элементов с единицы посевной площади. При этом, затраты на единицу произведенной продукции снижаются (Жеруков Б.Х., Ханиев М.Х., Кашукоев М.В., Ханиева И.М., 2010).
Для определения механизма влияния различных систем минеральных удобрений на содержание элементов питания в зеленой массе были отобраны растительные образцы в фазу цветения гибридов кукурузы. Результаты исследования приведены в таблице 23. Таблица 23 - Содержание макроэлементов в зеленой массе гибридов кукурузы, % абсолютно сухого вещества (АСВ), фаза цветения, 2011 – 2013 гг. Фактор В – минеральные удобрения Фактор А - гибриды Как свидетельствуют результаты исследований (табл. 23) растения кукурузы наиболее интенсивно потребляли макроэлементы азот (NO3) и калий (К2О). Содержание в зеленой массе элемента фосфора (Р2О5) было менее значительно на фоне этих двух макроэлементов.
В вариантах с пониженным минеральным питанием (контроль) в зеленой массе гибрида Краснодарский 206 МВ содержание элементов питания было низкое по сравнению с вариантами с применением минеральных удобрений.
Полное минеральное удобрение в дозе N120P120K90 кг д.в./га обеспечило содержание в зеленой массе гибрида NО2 – 1,62 %, что превысило контроль на 0,46 %. По макроэлементам P2O5 и K2O данное соотношение составило между вариантами соответственно 0,08 и 0,09 %.
Половинная доза минерального удобрения N60P60K45 также активизировала поглощение питательных элементов и обеспечила превышение показателей контроля. Однако, данные значения уступали как варианту N120P120K90 кг д.в./га, так и другим вариантам с микроудобрениями. Наиболее сбалансированное питание растений кукурузы отмечалось в вариантах совместного применения минеральных удобрений с микроудобрениями. Так, включение в систему питания гибрида кукурузы Краснодарский 206 МВ микроудобрительных комплексов Плантафол, Поли-фид и ЖУСС–2 способствовало лучшему усвоению макроэлементов и накоплению их в зеленой массе растений. Наиболее качественная в питательном отношении зеленая масса была в варианте Фон + Плантафол 30:10:10, в котором содержание NO3, P2O5 и K2O составило в среднем за годы исследований – 1,75 %, 0,26 % и 1,71 %. Превышение по сравнению с контролем составило в данном варианте – 0,59 %, 0,09 % и 0,1 %. В целом, все варианты с применением микроудобрительных систем Плантафол, Поли-фид и ЖУСС–2 обеспечивали наибольшее содержание макроэлементов в зеленой массе растений кукурузы.
Влияние различных систем удобрения на содержание макроэлементов в зеленой массе гибрида Краснодарский 385 МВ имело аналогичную закономерность (табл. 23). Кукуруза имеет самое разностороннее использование, что делает ее универсальной культурой. В сельскохозяйственном производстве она является одной из основных культур зернофуражного направления использования. Высокие урожаи зерна сбалансированного по белковому компоненту, делают ее главным компонентом комбикормов.
Основным показателем, отражающим качество зернофуражных кормов является содержание в них переваримого протеина. Для определения качества зерна кукурузы были отобраны растительные образцы в фазе полного созревания зерновок (табл. 24).