Содержание к диссертации
Введение
1 Научное обоснование элементов технологий возделывания кукурузы в адаптивном земледелии (обзор литературы) 13
1.1 Эффективность различных способов основной обработки почвы при возделывании кукурузы 13
1.2 Влияние различных систем удобрений на урожайность и качество зелёной массы кукурузы 19
1.3 Особенности формирования урожая гибридов кукурузы в зависимости от густоты стояния растений 32
1.4 Агроэкологические особенности формирования корневой системы растений 42
1.5 Фитосанитарное состояние посевов и качество продукции при разных приёмах возделывания
2 Почвенные, метеорологические условия и методика проведения исследований 65
2.1 Почвенные условия и место проведения опытов 65
2.2 Метеорологические условия 68
2.3 Программа и методика проведения исследований 70
3 Технологические и агроэкологические основы возделывания кукурузы на силос в адаптивном земледелии 82
3.1 Теоретические основы разработки адаптивных технологий возделывания кукурузы 82
Влияние различных способов основной обработки почвы при комплексном применении удобрений и средств защиты растений на агрономические свойства почвы, засорённость и продуктивность посевов 97
1 Агрофизические свойства и влажность почвы 97
2 Изменение агрохимических свойств почвы под влиянием различных способов возделывания 108
3 Содержание микроэлементов, тяжёлых металлов и радионуклидов в почве 120
4 Биологическая активность почвы в зависимости от приемов возделывания 129
5 Засоренность посевов кукурузы в зависимости от системы основной обработки почвы, применения удобрений и гербицидов. 132
6 Особенности формирования продуктивности кукурузы при разных способах возделывания 137
7 Формирование корневой системы кукурузы в зависимости от обработки почвы, удобрений и средств защиты растений 153
8 Влияние способов возделывания на урожайность и качество продукции 160
9 Аминокислотный состав зерностержневой смеси кукурузы 173
10 Химический состав, питательность и переваримость силоса 176
11 Производство экологически безопасных кормов из кукурузы 180
12 Экономическая и энергетическая эффективность агротехнологий возделывания кукурузы на силос 190
Агрономические свойства почвы и формирование урожая кукурузы на силос в зависимости от густоты стояния растений, применения удобрений и средств защиты растений 196
4.1 Влияние густоты стояния растений кукурузы, удобрений и средств защиты на агрофизические свойства и влажность почвы... 196
4.2 Содержание питательных веществ в почве в зависимости от густоты стояния растений, применения удобрений и средств защиты растений 203
4.3 Биологическая активность почвы в зависимости от густотыстояния растений, удобрений и средств защиты растений 209
4.4 Сегетальная флора в составе агрофитоценозов при разных способах возделывания кукурузы 212
4.5 Формирование урожая кукурузы на силос при разной густоте стояния растений, комплексном применении удобрений и средств защиты растений 217
4.5.1 Динамика линейного роста и нарастания сухого вещества 217
4.5.2 Формирование листовой поверхности и фотосинтетическая деятельность растений кукурузы 222
4.5.3 Урожайность и элементы продуктивности кукурузы 229
4.5.4 Химический состав урожая и кормовая ценность кукурузы 235
4.5.5 Химический состав и питательность силоса 244
4.5.6 Экономическая и энергетическая эффективность возделывания кукурузы на силос 248
5 Влияние гибридов кукурузы, удобрений и средств защиты растений на агрономические свойства -почвы, засорённость и продуктивность посева 253
5.1 Агрофизические, водные и' биологические свойства почвы 253
5.2 Агрохимические свойства почвы в посеве гибридов кукурузы 262
5.3 Засорённость посевов гибридов кукурузы на разных фонах питания и средствах защиты растений 269
5.4 Особенности роста и развития гибридов кукурузы в зависимости от удобрений и средств защиты растений 272
5.4.1 Линейный рост растений и накопление абсолютно сухого вещества гибридами кукурузы 273
5.4.2 Формирование и работа фотосинтетического аппарата растений гибридов кукурузы 280
5.5 Влияние гибридов, удобрений и средств защиты растений на урожайность и качество кукурузы 291
5.5.1 Урожайность и кормовая ценность гибридов кукурузы 292
5.5.2 Экономическая и энергетическая эффективность возделывания гибридов кукурузы 305
5.6 Результаты производственного опыта по возделыванию кукурузы на зерностержневую смесь 310
Выводы 318
Предложения производству 324
Список литературы 326
Приложения 367
- Влияние различных систем удобрений на урожайность и качество зелёной массы кукурузы
- Теоретические основы разработки адаптивных технологий возделывания кукурузы
- Особенности формирования продуктивности кукурузы при разных способах возделывания
- Сегетальная флора в составе агрофитоценозов при разных способах возделывания кукурузы
Введение к работе
Актуальность проблемы. Удовлетворение потребностей населения страны отечественными недорогими и одновременно высококачественными продуктами питания, а сельскохозяйственных животных кормами, является важнейшей задачей современного сельскохозяйственного производства. В адаптивном земледелии решение этой задачи связано с переходом на ресурсосберегающие, малозатратные экологически обоснованные агротехнологии возделывания полевых культур и прежде всего кукурузы (Zea mays L.), обеспечивающие высокую продуктивность, сохранение почвенного плодородия, существенную экономию энергетических и трудовых ресурсов, производство конкурентоспособной растениеводческой продукции.
Юго- Запад Центрального региона России имеет благоприятные почвенно-климатические условия для интенсивного ведения адаптивного земледелия. Интенсификация земледелия, особенно производство кукурузы, требует оптимизации применения всех технологических приемов её возделывания на силос и зерностержневую смесь в почвенно- климатическим условиях региона. Это существенно увеличит её урожайность и качество сухого вещества, повысит рентабельность производства, снизив энергозатраты. В связи с этим имеется необходимость комплексного изучения влияния на урожай зеленой и зерностержневой массы кукурузы таких элементов технологий, как основная обработка почвы, применение удобрений и средств защиты растений, высокопродуктивных гибридов и оптимальной густоты растений, что является актуальным и малоизученным для юго- запада Центрального Нечерноземья России.
Цель исследований - оптимизация возделывания кукурузы в адаптивном земледелии юго- запада Центрального Нечерноземья России на основе разработки ресурсосберегающих малозатратных технологий, обеспечивающих высокую урожайность, получение биологически полноценных и экологически безопасных кормов и повышение плодородия.
Задачи исследований:
- установить характер влияния агротехнологий на плодородие серой лесной почвы при возделывании кукурузы для получения зеленой и зерностержневой силосуемой массы;
- определить фитосанитарное состояние почвы и посевов в изучаемых агротехнологиях возделывания кукурузы;
- выявить основные закономерности фотосинтетической деятельности посевов кукурузы при разных технологиях возделывания;
-изучить особенности формирования корневой системы растений кукурузы в зависимости от условий возделывания;
-определить величину и качества урожая зеленой и зерностержневой массы и заготавливаемых кормов в соответствии с технологическими условиями возделывания кукурузы;
-определить экономическую и энергетическую эффективность возделывания кукурузы на силос и зерностержневую смесь в условиях адаптивного земледелия;
-разработать и рекомендовать производству ресурсосберегающие, малозатратные технологии возделывания кукурузы на силос и зерностержневую смесь, обеспечивающие получение биологически полноценных и экологически безопасных кормов.
Научная новизна работы. Разработаны, теоретически обоснованы и всесторонне оценены адаптивные технологии эффективного возделывания кукурузы на силос и зерностержневую смесь в условиях юго-западной части Центрального региона России. Впервые на основании длительных стационарных полевых опытов на серой лесной почве установлены оптимальные сочетания органических и минеральных удобрений и средств защиты растений при разных способах основной обработки почвы, гибридах, густоте стояния растений кукурузы, их влияние на плодородие почвы, засоренность посевов, продуктивность и качество кормов в плодосменном севообороте. Выявлена возможность перехода к биологизированным и биологическим малозатратным технологиям возделывания кукурузы на силос и зерностержневую смесь с использованием навоза, сидератов и соломы на удобрения при частичном или полном отказе от применения средств химизации.
Дифференцированное применение удобрений в сочетании со способами основной обработки почвы, гибридами, различающимися по спелости и густоте стояния растений, явилось теоретической основой для разработки адаптивных оригинальных технологий возделывания кукурузы на силос и зерностержневую смесь на серых лесных почвах Юго- Запада Центрального региона. Установлено, что при научно-обоснованном комплексном применении средств химизации на фонах основной обработки почвы, онтогенетических различий гибридов и плотности агроценозов кукурузы, разработанные нами технологии обеспечивают получение высоких урожаев биологически полноценной, экологически безопасной продукции при высокой окупаемости трудовых и энергетических ресурсов.
Основные положения, выносимые на защиту:
- обоснование зависимости изменений основных агрофизических, биологических и агрохимических свойств серой лесной почвы в зависимости от состояния агрофитоценозов кукурузы;
- влияние интенсификации агротехнологий и разных уровней использования средств биологизации в земледелии на фитосанитарное состояние посевов кукурузы;
- отличия в формировании высокопродуктивных агрофитоценозов кукурузы на силос и зерностержневую смесь в зависимости от способов основной обработки почвы, особенностей гибридов и густоты стояния растений на разных фонах применения органических и минеральных удобрений, средств защиты растений;
- особенности формирования корневой системы растений кукурузы при разных способах основной обработки почвы, видах и нормах применения органических и минеральных удобрений;
- эффективность комплексного применения видов, норм органических и минеральных удобрений, средств защиты растений в сочетании с разными способами основной обработки почвы, гибридами и густотой стояния растений при возделывания кукурузы на силос и зерностержневую смесь в условиях адаптивного земледелия;
- экономическое и энергетическое обоснование рекомендуемых способов основной обработки почвы, вносимых видов и норм органических и минеральных удобрений, средств защиты растений, гибридов и густоты стояния растений в агротехнологиях возделывания кукурузы на силос и зерностержневую смесь.
Практическая ценность работы. На основании многолетних исследований (1990-2005 гг.) разработаны оптимальные параметры питания кукурузы, возделываемой на силос и зерностержневую смесь в сочетании с разными способами основной обработки почвы, гибридами и густотой стояния растений, способствующие повышению урожайности и качеству продукции, сбережению денежных и энергетических средств в условиях серых лесных почв юго-западной части Центрального района России. В зависимости от уровня интенсификации аграрного производства современным сельскохозяйственным предприятиям предложены разные интенсивные, переходная к биологической и биологическая технологии возделывания кукурузы на силос и зерностержневую смесь, обеспечивающие получение экономически и экологически оптимального уровня урожайности. Предприятия получают возможность выбора адаптивных агротехнологий кукурузы на силос и зерностержневую смесь, обеспечивающих высокую урожайность и качество продукции, максимальную экономическую и энергетическую эффективность культуры в зависимости от почвенно-климатических условий, финансового, организационно-технологического и технического уровня.
Для улучшения агрономических свойств почвы рекомендовано внесение органических удобрений в виде навоза, сидерата и соломы, что обеспечивает экономию расходования минеральных удобрений и средств защиты растений, обусловливает улучшение экологической природной среды. С учетом природно- климатических, технологических и организационно-экономических условий, для радиационно-загрязненных районов Брянской и соседних областей рекомендованы переходная к биологической и биологическая технологии возделывания кукурузы на силос и зерностержневую смесь с использованием навоза, пожнивного сидерата, соломы зерновых культур без минеральных удобрений или с ограниченным их применением в сочетании с новыми способами основной обработки почвы, дифференцированной густотой посева гибридов кукурузы. Разработанные технологии обеспечивают получение высоких урожаев биологически полноценной экологически безопасной продукции с минимальными трудо- и энергозатратами. Они внедрены в сельхозпредприятиях Брянской, Орловской, Смоленской областей и других регионах юго- запада Центрального Нечерноземья России.
Реализация результатов исследований. Практические предложения, вытекающие из результатов настоящей работы, прошли производственную проверку в условиях серых лесных почв юго-западной части Центрального региона России. Их применение обеспечило повышение экономической и энергетической эффективности органических и минеральных удобрений, средств защиты растений в сочетании с новыми способами основной обработки почвы, гибридами и густотой стояния растений. Нами рекомендованы и внедрены испытанные в сельхозпредприятиях Брянской, Орловской, Смоленской областей адаптивные технологии, обеспечивающие повышение урожая и качество кукурузы, возделываемой на силос и зерностержневую смесь.
Полученные результаты многолетней работы использованы для разработки рекомендаций производству по возделыванию кукурузы на силос (Орел,1998), методических указаний к лабораторным занятиям по проведению корреляционного и регрессивного анализа (Брянск, 1992), вошли в монографии (Москва, 2002, Белгород, 2005, 2007, 2010, Брянск, 2006), применяются в системе повышения квалификации специалистов агрономической службы, а также в учебном процессе сельскохозяйственных вузов страны.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и получили положительную оценку на международных научно-практических конференциях (Орел, 1996, 1998; Москва, 1998,1999; Брянск,1999; Пущино, 1997; Курск,1997; Белгород, 2003, 2005, 2006, 2009,2010; Ставрополь, 2005), региональных научно-практических конференциях (Брянск, 1992, 1995, 1998, 2001; Воронеж, 1994; Орел, 1996), межвузовских научно-практических конференциях (Орел, 1996; Брянск, 1997).
Научные разработки по агротехнологиям возделывания кукурузы на силос и зерностержневую смесь обсуждались в научных коллективах Брянской ГСХА, Белгородской ГСХА, Орловском и Воронежском ГАУ, Всероссийском университете заочного обучения г. Балашиха.
Публикации результатов исследований. По материалам исследований опубликовано 65 научных трудов и методических работ, в том числе 5 в виде монографий, 22 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Организация исследований и личный вклад автора. Автору принадлежит организация проведения полевых и лабораторных опытов, выполнение основной части экспериментальных исследований (75%), анализ результатов, их обобщение и выводы, выявление новых закономерностей, разработка рекомендаций производству.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа изложена на 390 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, описания изученности вопроса, материалов и методов проведения исследований, трех глав с изложением результатов исследований и их обсуждения, выводов и предложений производству. Содержит 86 таблиц, 26 рисунков и 18 приложений.
Список литературы включает 490 наименований, в том числе 36 иностранных авторов.
Автор выражает благодарность научным консультантам, заслуженному деятелю науки Российской Федерации, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Мальцеву В.Ф., доктору сельскохозяйственных наук профессору Наумкину В. Н., за ценные советы и постоянную помощь в работе Звереву В.А., Торикову В.Е., Артюхову А.И., Наумкиной Л. А., Малявко Г. П., Кондрашову А. Л., сотрудникам кафедры растениеводства и общего земледелия Брянской ГСХА, которым автор выражает искреннюю признательность за помощь в работе.
Влияние различных систем удобрений на урожайность и качество зелёной массы кукурузы
В современных условиях растениеводства превзойти достигнутый уровень урожайности кукурузы можно лишь при дифференцированном и квали ч фицированном подходе к решению вопроса обеспеченности растений всеми необходимыми для них факторами жизни. В получении высоких и устойчи вых урожаев зеленой массы кукурузы с початками в фазе молочно-восковой спелости зерна наряду с размещением ее в севооборотах по хорошим пред шественникам, рациональными приемами обработки почвы, внедрением вы сокопродуктивных гибридов, значительная роль принадлежит рационально му использованию органических и минеральных удобрений в сочетании с интегрированными средствами защиты растений. В этой связи в юго западной части центрального Нечерноземья важны разработки адаптивной технологии возделывания кукурузы на силос на основе широкого использо вания различных видов органических удобрений (навоза, соломы, сидератов) в сочетании: с нетрадиционными способами основной обработки почвы, что имеет большое теоретическое и практическое значение. ., Кукуруза относится к культурам весьма требовательным к условиям питания. Связано это с образованием большой надземной массы и корней, потреблением значительного количества питательных элементов в относительно короткий период интенсивного роста: и развития растений кукурузы. Повышенные требования кукурузььк почве и.условиям?питаниягможно удовлетворить размещением ее в севооборотах по хорошим предшественникам и рациональном использовании минеральных и органических удобрений (В.Н. Киреев, М.А.Федин, Е.В: Клушина, А.В.Кузютин, 1985; А.Ф Єтулин, 2007; И; И; Шелганов, А.Н.Воронин, 2008).
Поэтому кукуруза относится к культурам, потребляющим: большое количество питательных веществ. Для формирования урожая зерна 5-7 т/га она выносит из почвы около 150-180 кг азота, 50-60 кг фосфора, 100-120 кг калия, или в 1,5-2 раза больше других зерновых культур; а для получения 60 т/га зелёной массы - соответственно 180, ПО и 240 кг (Н;К. Кислинский, 1980; Д;А. Кореньков, 1980).
Но данным Н.И.Иванова (1974);, Д.А..Коренькова (1980), Н.В. Туделя (1991), при урожае зеленой массы кукурузы 50-60 т/га общая потребность в питательных веществах составляет 150-180 кг N , 60-70 кг Р205 и 160-180 кг К20. Потребление кукурузой питательных веществ из почвы происходит почти на всем протяжении вегетации. Раньше всего заканчивается поступление калия, затем азота. Поглощение фосфора продолжается вплоть до созревания.
В современных условиях земледелия, когда питание растений можно обеспечить за счет сбалансированного внесения минеральных удобрений, а они чрезвычайно дороги, изменяются подходы к использованию органических удобрений и в частности навоза. Сейчас главной задачей применения органических удобрений является улучшение физико-химических свойств почвы, поэтому передовые хозяйства перешли на внесение их в нормах порядка 80-120 т/га (С.С.Сдобников, 1991).
Систематическое применение навоза способствует накоплению в почве фосфора и калия, поэтому в первую очередь следует дополнительно вносить азотные удобрения в дозах 30-50 кг/га (Д.А. Кореньков, 1980), особенно на нечерноземных почвах (Е.П.Трепачев, 1963; А.В.Лазурский и др., 1966, 1967, 1968, 1969; В.Н. Торжевский, 1983). По данным Ф.Л.Фишера (1964), правильное соотношение питательнех веществ в удобрении более важно, чем валовое содержание отдельных элементов.
Положительное действие органического вещества навоза на урожайность кукурузы проявляется в первую очередь на бедных подзолистых почвах, где они имеют существенное преимущество перед минеральными удобрениями. На почвах, более обеспеченных гумусом, внесение органических удобрений»на урожайность проявляется слабее (В.А. Васильев, 1982).
Усвоение элементов питания кукурузой зависит не только от биологических особенностей культуры, но и от действия многих экологических факторов внешней среды, в частности температурного и водного режимов, аэрации корней, соотношения элементов питания в почве и др. (Г.Г. Благовещенская, 1980). Эти и другие факторы необходимо учитывать при разработке системы удобрений под кукурузу. В течение вегетации у кукурузы накопление органического вещества проходит неравномерно и имеет свои особенности. Наиболее интенсивное образование сухого вещества у кукурузы приходится на фазу молочной и мо-лочно-восковой спелости зерна, а зеленой массы- на более ранний период и совпадает с фазой выметывания метелок и образования початков, достигая максимум в фазе молочной спелости (Т.Н. Сагутонова, 1964; В.Т.Косарева, 1967; Н.И. Володарский, 1975, 1986; Т.Е. Гоник и др., 1985).
Высокая отзывчивость кукурузы на удобрения установлена многими исследователями (СВ. Щерба, 1953; И.Д. Филинов, B.C. Гамаюнов, 1986; А.С. Заслужский, 1986; В.Е. Явтушенко, 1987; В.Ф. Кормилицын, 1987; А.Ф. Стулин, 1988; Л.П. Рындыч, В.Е. Явтушенко, 1989; СВ. Лукин, В.П. Сушков, 2003; А.Ф. Стулин, 2007). Особенно велика роль удобрений в Нечерноземной зоне России (Н.Н.Третьяков, 1976; Н.В. Войтович, 2005, 2007 ). Для сохранения плодородия почвы А.А.Мухин (1984) рекомендует вносить в данной зоне органические удобрения в норме 20-40 т/га, минеральные - N 90-120 Р205 60-90, К20 60-120.
Максимальная урожайность кукурузы достигается при совместном внесении органических и минеральных удобрений, которые обеспечивают равномерное питание растений при благоприятной концентрации солей в течение всего вегетационного периода. Удобрения можно вносить как одновременно, так и под различные обработки - вспашку и культивацию (М.П. Петухов, Е.А. Панова, Н.Х. Дудина, 1985; СИ Смуров, Д.Ф. Джалалзаде, О.П. Чеботарев, 2000).
Теоретические основы разработки адаптивных технологий возделывания кукурузы
На современном этапе развития земледелия с учетом территориальных, природных и экономических условий юго-западной части Центрального Нечерноземья главным направлением его совершенствования должна быть био-логизация, то есть максимальное использование местных ресурсов (биологических, экологических, агротехнических и др.) и на этой основе умеренное применение средств химизации (минеральных удобрений, пестицидов). По этой причине остро возникает проблема разработки региональной системы обработки почвы, удобрений, средств защиты растений от сорняков с минимальным использованием химических средств, оптимальной густоты стояния растений, других, радикальных технологических приемов возделывания кукурузы на силос и зерностержневую смесь. Однако она не решается просто, а требует всестороннего изучения и обоснования и в конкретных условиях юго-западной части Центрального Нечерноземья.
Интенсификация мирового растениеводства за счет увеличения энергонасыщенных затратных техногенных агроприемов в условиях ограниченных невозобновляемых источников энергии, сырья для химической промышленности при постоянном росте на них цен оказалась стратегически ошибочной, она нарушает основной принцип взаимодействия природы и человека. Кроме бесперспективности этого направления человечество за продукцию, полученную этим путем, в настоящее время расплачивается глубоким экологическим кризисом, снижением качества жизни человека. Россия этот путь прошла с 70-ых годов до конца XX столетия, который совпал с глубоким экономическим и социальным кризисами, аварией на Чернобыльской АЭС, что усугубило их тяжесть в десятки раз по сравнению с развитыми странами мира. Это обусловило снижение потенциального плодородия почвы вследствие деградации главного ее показателя - гумуса, загрязнения тяжелыми металлами и радионуклидами значительной части территории ряда областей юго-запада Центрального Нечерноземья, в том числе Брянской области.
Все возрастающие масштабы разрушения и загрязнения природной среды в сочетании с появлением крестьянских, кооперативных хозяйств и ассоциаций, новых государственных и общественных сельхозпредприятий привело к необходимости разработки для них современных энергосберегающих, адаптированных к местным условиям технологий возделывания сельскохозяйственных культур на основе комплексных исследований, по повышению уровня адаптивности агроценозов на основе биологизации интенсификацион-ных процессов аграрного производства.
За последние годы в этом направлении проведено5 вполне достаточно теоретических и экспериментальных исследований. Разработки и внедрение новых альтернативных технологий» возделывания полевых культур, в том числе кукурузы, на основе системного подхода в России проводились в МСХА, НИИСХЦРНЗ; Белгородской ГСХА, Орловском ГАУ, Воронежском ГАУ, а также Брянской ГСХА и других учебных и научных учреждениях. Ими разработаны новые системные подходы решения вопросов биологического (органического) сельскохозяйственного производства. В1 современных условиях установлены математические модели, определяющие лимитирующие факторы жизни растений и условий воспроизводства почвенного плодородия, рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.
Особенно широко развернуты исследования, по биологическому земледелию за рубежом в развитых странах - США, Германии, Голландии, Великобритании, Швеции и др., где комплексные опыты ведутся в больших масштабах. Однако наши природные, экологические условия неадекватны этим странам. С учетом этого и полученных результатов в наших длительных по 84 левых исследованиях мы высказываем своё мнение на концепцию биологи-зации интенсификационных процессов технологий возделывания кукурузы на силос и зерностержневую смесь для юго-запада Центрального Нечерноземья. Биологически безопасные агроценозы и агроэкосистема могут работать при условии замкнутого круговорота веществ и энергии (почва - растение -животные - человек - почва) в ее пределах. Главным условием повышения ее устойчивости и самообеспеченности возобновляемыми ресурсами энергии (органическое вещество) без замены его энерготехническими, техногенными и химическими средствами является усиление круговорота энергии в агро-экосистеме.
Неизбежное и постоянное отчуждение энергии биомассы из круговорота агроэкосистемы приводит к смещению энергообмена между органической и косной материей почвы в сторону последней, что замедляет круговорот органического вещества агроэкосистемы. Замедление круговорота органического вещества приводит к уменьшению его массы и энергетики и к деградации -разрушению. Исходя из этого, мы считаем, что почва - это особенное природное-тело, которое рождается в зоне обмена энергии между живой и косной материей, в результате которой образуются новые органоминеральные соединения - гумус, показатель ее плодородия, формирования урожая-кукурузы. Как любой природный процесс, он протекает по естественным законам биологии, физики и химии. Исходя из этого, все теоретические и эмпирические модели, описывающие изменения плодородия почвы, продуктивности растений при той или иной технологии, должны соответствовать естественным законам, основанным на диалектических взаимосвязях, обмена веществ между живыми организмами и окружающей средой, определяющим уровень продуктивности культуры.
Существующие в настоящее время модели изменения почвенного плодородия, продуктивности агрофитосистем, построены на двух-трех или более законах земледелия (минимума, оптимума, максимума, совокупного действия факторов, возврата веществ, плодосмена, толерантности и других) и являют 85 ся теоретической основой современных технологий, позволяющих реализовать потенциальные возможности сельскохозяйственных культур для получения высоких устойчивых урожаев и быть малозатратными и конкурентоспособными. Однако в них не учитывают действие внутренних физических и химических законов в процессах изменения энергетики органической и косной материи, ее трансформацию и аккумуляцию в процессе гумусообразования. В результате все они носят качественный характер, не давая полной количественной характеристики взаимосвязи действия основных законов земледелия при той или иной его технологии с энергетикой почвообразования. Поэтому, пока-не будут найдены количественные характеристики взаимодействия основных законов земледелия с физическими и химическими основами энергетики почвообразования; до тех пор все существующие формулы будут иметь прикладной, частный характер, не дающие однозначного ответа на воздействие той или иной технологии на плодородие почвы, с тем чтобы сохранить и повысить плодородие почвы лишь при частичной замкнутости биологического круговорота и системе обработки почвы в агроэкосистеме. Без решения этой проблемы.сохранение и повышение плодородия почвы, как показывают существующие модели и длительные экспериментальные исследования, невозможно. Это подтверждают- и наши полевые эксперименты в- плодосменном 8-польном севообороте, проведенные с 1990 года в Брянской,ТСХА, в которых изучались действия на урожайность кукурузы, качество продукции, плодородие, агрофизические и биологические свойства почвы, засоренность посевов, системы обработки почвы, удобрения, средства защиты растений, гибридов, нормы высева семян, т.е. основные элементы современных адаптивных технологий возделывания культуры, что способствовало подавлению многих экотипов сорных растений, вредителей-, болезней и соответственно повышению плодородия почвы, продуктивности растений.
Особенности формирования продуктивности кукурузы при разных способах возделывания
Таким образом, плоскорезная обработка стойками СибИМЭ на 28-30 см и обработка по типу "параплау" на 28-30 см не вели к повышению засоренности посева кукурузы по сравнению со вспашкой на 23-25 см.
Применение гербицидов было мало эффективно во влажном 1990 году из-за интенсивного роста поздних просовидных яровых сорняков во второй половине вегетационного периода. В нормальные по увлажнению 1991, 1993 гг. и в засушливые 1992,1994 гг. гербициды существенно снижали засоренность посева кукурузы.
При возделывании кукурузы в комплексе агротехнических приёмов основная обработка почвы в сочетании с системой удобрений и средствами защиты растений имеет большое значение в формировании высокопродуктивных посевов. Для интегральной характеристики посева кукурузы важная роль отводится линейному росту растений, ассимиляционной-поверхности, накоплению сухого вещества, фотосинтетическому потенциалу посева- и чистой продуктивности фотосинтеза (А.А. Ничипорович, 1988).
Взаимосвязи между фотосинтетической деятельностью и продуктивностью посевов в конкретных условиях среды позволяет моделировать продукционный процесс растений и научно обосновывать комплексную программу агромероприятий, направленных на получение высоких и стабильных урожаев (И.С. Шатилов, 1985).
Установлено, что чем больше ассимиляционная поверхность, тем больше коэффициент использования солнечной радиации и тем больше в растении формируется органического вещества (И.С. Шатилов, А.Г. Замара-ев, Г.В. Чаповская, 1979).
Агротехнические приемы, используемые с целью повышения урожайности, эффективны лишь в том случае, если они обеспечивают быстрое формирование листового аппарата растений, значительно увеличивают площадь листьев, способствуют сохранению их в активном состоянии возможно более длительный период и наилучшему использованию растением продуктов фотосинтеза (Г.П. Устенко,1963). С учетом этого мы изучали физиологические особенности формирования урожая кукурузы, линейного роста растений и накопления биомассы сухого вещества, нарастание ассимиляционной поверхности, оптимальных параметров фотосинтетического потенциала посева и чистой продуктивности фотосинтеза, то есть тех факторов, которые оказывают решающее действие на продуктивность и качество продукции в зависимости от дифференцированных технологий возделывания.
Развитие растений, линейный рост и накопление сухого вещества. Развитие растений, наступление фенологических фаз в годы проведения опытов проходило неодинаково в связи с взятыми на изучение разными приемами агротехники и складывающимися погодными условиями.
Наблюдениями установлено, что на вариантах технологий, как с внесением одних органических удобрений, так и в сочетании с минеральными туками и пестицидами, всходы растений кукурузы во все годы проведения опытов появлялись одновременно. Сев кукурузы проводили в оптимальные сроки 11-17 мая с учётом складывающихся погодных условий.
Густота растений на единице площади, в конечном счете, определяет уровень урожайности зелёной массы и зерностержневой смеси кукурузы.
Результаты фенологических наблюдений, показывают, что совместное внесение органических и минеральных удобрений- в сочетании с пестицидами ускоряли развитие растений, что обеспечило более раннее образование початков и наступление фаз молочно-восковой и восковой спелости зерна, в то время как не отмечено больших различий в наступлении фаз вегетации между приёмами основной обработки почвы.
На- вариантах с внесением органических и минеральных удобрений на всех фонах основной обработки почвы наблюдалось более раннее наступление и сокращение времени прохождения1 основных фаз развития растений кукурузы.
В среднем 5 лет на этих вариантах фазы выметывания метелок на 2 дня, цветение початковнаЗ дня и молочно-восковая спелость на 3 дня наступали раньше, чем у растений возделываемых на вариантах с внесением одних органических удобрений, что способствовало сокращению вегетационного периода кукурузы на 2-4 дня. Это можно объяснить тем, что на вариантах с одновременным внесением органических и минеральных удобрений в сочетании с пестицидами складывались благоприятные условия роста и развития растений кукурузы.
Фенологические наблюдения показывают, что в связи с обилием осадков № относительно низкой температурой воздуха у растений кукурузы молочно-восковая спелость, наступала на 15-20 дней позже, чем в благоприятные 1991, 1993, 1994 гг.
В 1992 г., начиная с фазы молочной спелости, развитие растений шло ускоренными темпами, в связи с недостатком осадков и высокой температурой воздуха, имеющими место во второй половине лета, в результате чего растения достигали восковойїспелостизернауже в конце августа;
Изучение особенностей роста и развития; растений? кукурузы в зависимости от изучаемых вариантов технологий имеет не только теоретическое значение, но и практическое. При складывающихся благоприятных и- неблагоприятных условиях роста, и развития, растений кукурузы наї варианте с внесением органических (сидерат, солома, навоз); в сочетании с минеральными удобрениями ускорялось выметывание метёлок и появление початков, сокращалась длина вегетационного периода.
Следовательно- уборку кукурузы»можно проводить на 4-5 дней раньше, до наступленияшервых заморозков. При этом улучшаются также, условия; для борьбы- с сорной растительностью, складываются лучшие условия для сохранениями накопления-влаги в почве.
Сегетальная флора в составе агрофитоценозов при разных способах возделывания кукурузы
Рост и развитие корневой системы сельскохозяйственных растений, в том числе и кукурузы, в значительной мере зависит от почвенно-климатических условий, биологии и агротехники её возделывания. Изучение влияния технологических приёмов обработки почвы и системы удобрений на формирование и работу корней растений кукурузы представляет значительный научный и производственный интерес в моделировании оптимальных условий корнеобитаемой среды в современном ландшафтном земледелии.
Однако в последнее время практически отсутствуют исследования о закономерностях формирования корневой системы гибридов кукурузы, особенно во втором периоде развития растений. Такое положение объясняется сложностью методик изучения, морфологическими особенностями растений кукурузы и трудоёмкостью работ. И в то же время без изучения корневой системы кукурузы, её строения, количественного и весового учета, глубины и ширины распространения в почве невозможно установить взаимосвязи между условиями её роста, продуктивностью растений и технологическими приёмами возделывания.
Вегетативное развитие и формирование высокой продуктивности, получение качественной продукции кукурузы в значительной степени определяются состоянием корневой системы, её биометрическими и физиологическими характеристиками и находятся в сложной зависимости от применяемых агротехнических приёмов и складывающихся факторов внешней среды.
Согласно исследованиям В.И. Золотова, А.К. Пономаренко и др. (1990), В.Н. Наумкина (1994), весьма актуальным является изучение закономерностей формирования зародышевых (гипокотильных), эпикотильных и узловых корней на ранних фенофазах роста и развития растений кукурузы. В.Н. На-умкиным (1994) установлено, что наибольшее число зародышевых и узловых корней, общую их длину и абсолютно сухую массу в фазах 5-6 и 8-9 листьев обеспечивали переходные к биологическим технологиям с внесением навоза, сидерата, соломы в сочетании с умеренными дозами минеральных удобрений и пестицидов, как при проведении традиционной вспашки, так и безотвальной и поверхностной обработок почвы. Безотвальная плоскорезная обработка почвы способствовала увеличению общей массы корней в слое 0-30 см по сравнению со вспашкой. Внесение одних органических удобрений (навоз, сидераты, солома) без минеральных удобрений и средств защиты растений существенно снижало число, общую длину и абсолютно сухую массу первичных и вторичных корней по всем приемам основной обработки почвы за счет худшего и недостаточного обеспечения растений питательными веществами. Это, в конечном счёте, приводило к формированию менее высокой продуктивности растений кукурузы.
Нами в 1993- 1994 гг. на серой лесной среднесуглинистой по гранулометрическому составу почве изучено формирование корневой системы в фазы 9-ти листьев, выметывания и цветения растений кукурузы при разных способах заделки органических удобрений в почву. Установлено, что под действием разных систем удобрений и способов их заделки в почву на разную глубину изменялись накопление сухой массы и характер распределения корневой системы растений кукурузы.
Рыхление почвы стойками СибИМЭ на глубину 28-30 см с заделкой органических удобрений предплужниками на глубину 14-16 см способствовало в фазу цветения увеличению общей массы корней кукурузы в слое почвы 0-40 см на 1,1-1,2 ц/га по сравнению с традиционной вспашкой с заделкой органических удобрений на глубину 25-30 см №на 1,0-2,7 ц/га рыхлением по типу «параплау» на глубину 28-30 см с заделкой навоза (55 т/га); сидерата (5-19,5 т/га) и соломы (5-6 т/га) дисковой бороной на глубину 10-12 см (табл. 20).
Определенный интерес представляют данные по влиянию приемов обработки почвы и глубины заделки органических удобрений на характер распределения корневой системы растений кукурузы по слоям почвы. Варианты с глубокой основной обработкой стойками СибИМЭ и по типу «параплау» на глубину 28-30 см с заделкой органических удобрений на глубину 14-16 см и 8- 10 см соответственно содержали в слое почвы 0- 20 см в 1,2- 1,3 раза больше массы корней, чем по традиционной вспашке с заделкой навоза сидерата и соломы на глубину 23-25 см, что свидетельствует о перераспределении корневой массы в пользу более верхних слоев 0-10 и 10-20 см в которые заделаны органические удобрения.
Использование сидерата редьки масличной (5-19,5 т/га) и соломы озимой пшеницы (5-6 т/га) в сочетании с минеральными удобрениями Nn0-i40 Р125-130 К8о-ізо способствовали снижению корневой массы в слое почвы 0-40 см по сравнению с внесением навоза (55 т/га) и Ngo Pso К10 в 1,1 раза (табл. 21). Способы основной обработки серой лесной почвы оказывали влияние и на характер развития корневой системы самого нижнего слоя почвы 30-40 см на обоих фонах удобрений. Большую корневую систему 3,3- 4,0 % от общей ее массы в фазу цветения в слое почвы 30- 40 см растения кукурузы формировали при обработке стойками СибИМЭ, что обеспечивало в целом лучшие условия для роста и развития кукурузы на обоих фонах удобрений. Меньшая масса корней 1,7- 2,7 % в этом слое почвы отмечена, при традиционной вспашке, промежуточное положение- при рыхлении по типу «параплау» с за-дел кой органических удобрений в верхний слой почвы. Аналогичные результаты получены и при определении объема корней растений кукурузы в основные их фазы развития. В вариантах с рыхлением стойками СибИМЭ и вспашкой (контроль) наибольший объем корней во все фазы развития (9-ти листьев, выметывание, цветение) растений кукурузы от \ мечены в слоях 10-20, 20-30 см (табл. 21).
