Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Формирование урожая зерна гибридами кукурузы на орошаемых вторично-луговых черноземах

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Трубачева, Людмила Викторовна, Ставрополь

Ставропольская государственная сельскохозяйственная академия

на правах рукописи

Трубачёва Людмила Викторовна

Формирование урожая зерна гибридами кукурузы на орошаемых вторично - луговых чернозёмах

06.01.09.- растениеводство

Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Харечкин В.И.

кандидат сельскохозяйственных наук,

Соляник И.Н.

Ставрополь -1999

Содержание

стр.

Введение............................................................................ 5

1. Литературный обзор..............................................................7

1.1 Народнохозяйственное значение и урожайность зерна кукурузы

при орошении......................................................................7

1.2 Влияние орошения и удобрений на формирование зерна кукурузы ... 9

1.3 Программированное выращивание кукурузы...............................18

1.4 Влияние густоты стояния растений на урожайность зерна кукурузы ..19

2. Условия и методика проведения исследований..............................22

2.1. Почвенно-климатическая характеристика и погодные условия

в годы проведения опытов............................................................22

2.2. Схема опытов, методика проведения исследований и агротехника возделывания.............................................................................30

3. Результаты исследований.........................................................45

3.1. Рост и развитие гибридов кукурузы............................................45

3.2. Фотосинтетическая деятельность гибридов кукурузы.....................56

3.2.1. Площадь листьев и фотосинтетический потенциал посевов............56

3.2.2. чистая продуктивность фотосинтеза..........................................69

3.2.3. Коэффициент использования фотосинтетически активной радиации...................................................................................78

3.3. Накопление сухого вещества...................... ...............................85

3.4. Суммарное испарение..............................................................99

3.5. Потребление питательных веществ гибридами кукурузы.................107

3.6. Урожайность зерна........................... ......................................112

3.7. Структура урожая.................................................................. 119

3.8. Взаимосвязь урожайности зерна гибридов кукурузы с некоторыми биометрическими и фотосинтетическими показателями........................126

стр.

4. Экономическая эффективность................................................... 129

5. Биоэнергетическая эффективность...............................................133

6. Выводы.................................................................................136

Предложения производству....................................................... 138

Список литературы........................... .......................................140

Приложения...........................................................................159

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Основной путь развития сельского хозяйства нашей страны - повышение урожайности зерновых культур, среди которых кукуруза по площади посева и валовому сбору зерна занимает одно из ведущих мест.

Зерно кукурузы наиболее ценное в кормовом отношении: по питательности, усвояемости и энергоёмкости. Его отсутствие в рационе крупного рогатого скота, свиней и птицы ведет к снижению их продуктивности. В 1 кг зерна содержится - 3290 калл. / 1 кг овса - 2160 калл. /, 1,34 к. ед., 65 - 70 % без азотистых экстрактивных веществ, 9 - 12 % белка, 4 - 8 % жира.

Кроме использования кукурузы на продовольственные и кормовые нужды, эта культура имеет важное значение для многих отраслей промышленности: крахмалопаточной, пищевой, медицинской и других.

В 100 кг кукурузного силоса, приготовленного из листо-стебельной массы с початками, в фазе молочной спелости содержится 1,3 кг перевариваемого протеина, 23 - 26 кормовых единиц, что значительно выше такого же корма, произведенного из многих других сельскохозяйственных культур.

Кукурузу выращивают на зеленый корм в поукосных и пожнивных посевах, в смеси с зернобобовыми и другими полевыми культурами. Около 80 % посевов кукурузы в нашей стране размещено в районах недостаточного и неустойчивого увлажнения. Поэтому для гарантированного производства зерна этой культуры необходимо её размещение в зонах орошаемого земледелия.

На Северном Кавказе площадь орошаемой пашни составляет более 2,0 млн. га или 38 % от площади орошения в России.

В Ставропольском крае эта культура по площади посева занимает второе место после озимой пшеницы. В зерновом балансе её доля составляет 3-5 %, в кормовом - 30 %; ежегодная потребность зерна кукурузы составляет 1,0 млн. тонн. Значительная площадь кукурузы размещается на орошаемых зем-

лях. Так, с 1991 по 1995 годы под эту культуру отводилось от 16,2 до 30,5 тыс. гектаров поливных земель. Средняя урожайность зерна её за этот период составила 35,3 центнера с гектара, которая не отвечает потенциальной продуктивности районированных гибридов кукурузы и требованиям орошаемого земледелия. Кроме того, затраты труда и материально - технических ресурсов при такой урожайности кукурузы не возмещаются, а её производство становится нерентабельным. Поэтому задача научных учреждений заключается в том, чтобы в регулируемых условиях увлажнения изучить основные элементы технологии новых интенсивных гибридов кукурузы и использовать их для получения расчетной величины урожая зерна близкого к потенциальным возможностям.

Решению этой проблемы и посвящена данная диссертационная работа.

Цель и задачи проведения исследований.

Целью настоящей работы является изучение условий формирования планируемого урожая зерна различных групп спелости гибридов кукурузы при создании для каждого из них оптимальной густоты стояния с расчетным уровнем минерального питания. Для этого в опытах были поставлены следующие задачи:

- установить влияние расчетных норм минерального питания и густоты стояния растений на особенности роста и развития гибридов кукурузы;

- изучить показатели фотосинтетической деятельности и динамику накопления зеленой массы и сухого вещества в зависимости от уровня минерального питания и густоты стояния растений;

- определить комплексное влияние расчетных норм минеральных удобрений и густоты стояния растений на формирование планируемых урожаев зерна кукурузы;

- дать комплексную оценку гибридов по продуктивности, структуре урожая при различных уровнях питания и густоте размещения;

- установить содержание в растениях и потреблении ими основных элементов питания при формировании планируемых урожаев зерна кукурузы;

- определить экономическую эффективность, провести биоэнергетическую оценку и дать рекомендации производству по технологии получения планируемых урожаев зерна гибридами различных групп спелости.

Научная новизна. Впервые на вторично-луговых черноземах в зоне неустойчивого увлажнения были исследованы перспективные гибриды кукурузы разных групп спелости. В конкретных условиях для формирования запланированных урожаев были выявлены оптимальные для каждого гибрида густоты стояния растений. Практическая значимость диссертации определяется разработкой и усовершенствованием научно обоснованной ресурсосберегающей технологии программированного выращивания перспективных гибридов кукурузы разных групп спелости. Рациональное сочетание водного и пищевого режимов почвы с учетом биологических особенностей различных гибридов и густоты стояния растений позволяют получать разные уровни планируемой урожайности, способствуют улучшению почвенного плодородия.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и рекомендованы в печать на научных конференциях Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии и СтавНИИГиМа в 1993-1998 годах.

По материалам диссертации опубликовано 6 работ.

Основные защищаемые положения.

- характер проявления хозяйственно-ценных признаков различных гибридов кукурузы;

- влияние расчетных норм минерального питания на получение запланированных урожаев зерна в 8; 10 и 12т/га;

- оптимальная густота растений для получения максимальной урожайности зерна;

- комплексная оценка гибридов кукурузы по продуктивности и структуре урожая при формировании планируемых урожаев зерна кукурузы.

Диссертационная работа выполнена в 1993 - 1995 г.г. при личном участии автора в разработке программы, закладке опытов, проведении фенологических наблюдений, анализов, обработке экспериментальных данных и их интерпретации.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь, оказанную в выполнении настоящей работы научным руководителям: светлой памяти доктору сельскохозяйственных наук, профессору, заслуженному деятелю науки РФ Харечкину Вячеславу Ивановичу и кандидату сельскохозяйственных наук Солянику И.Н., а также коллективу кафедры мелиорации и орошаемого земледелия.

1 Обзор литературных источников

1.1 Народнохозяйственное значение и урожайность зерна кукурузы

при орошении

В производстве зерна значительный вес принадлежит кукурузе, которая по своим урожайным возможностям, кормовым достоинствам и универсальности использования занимает одно из ведущих мест среди зерновых и кормовых культур.

Кроме того, кукуруза используется во многих важных отраслях промышленности: крахмальной, пищевой, медицинской. Из её крупы изготавливают масло, консервы, жиры, спирт, сахар и другие продукты. По данным ФАО в настоящее время во всем мире из кукурузы изготавливают более 500 продуктов / П. Р. Хохлачев, 1983; B.C. Циков, Л.А. Матюха, 1989 / .

Такие разносторонние достоинства кукурузы, большой спрос на кормовое зерно и получаемое из него сырье обусловили значительное её распространение. Сейчас эта культура занимает второе место в мире по валовым сборам и первое по урожайности.

В 1996 году под кукурузой в мире было занято около 130 млн. га., валовый сбор зерна составил более 480 млн. тонн. Урожайность зерна кукурузы в мире увеличилась с 33,5 ц /га в 1979 - 1981 г г. до 37,2 ц/га в 1986 г. или на 11,3%.

В Канаде на орошаемых землях провинции Онтарио в 1985 г. были получены рекордные урожаи зерна гибридами кукурузы: Пионер 3707 и Пионер 3540 - порядка 158,0 - 183,8 ц/га. Возделывались гибриды при повышенной густоте стояния 102,6 и 104,5 тыс. растений / га; дозы удобрений составляли N672 Р205 К392 кг/га. Урожайность зерна в целом по этому региону составляет 50 - 54 ц/га, а на лучших фермах - порядка 80 - 90 ц/га.

На осушенных торфяно - болотных почвах Франции урожайность зерна кукурузы достигала 200 ц/га и более. Возделывают высокопродуктивные,

позднеспелые гибриды, устойчивые к загущению - на 1 га размещают 120 тыс. растений. Оросительная норма составляет в среднем 460 мм / Н.М. Вербицкая, 1985/.

Резко возросла за последние годы урожайность кукурузы на зерно в Болгарии, на опытных участках достигая 100-120 ц/га на богаре и более 200 ц/га при орошении. В производственных условиях урожайность кукурузы на орошаемых землях составляет более 150 ц/га. Это обусловлено в основном увеличением доз внесения минеральных удобрений под гибриды с потенциальной урожайностью свыше 150 ц/га, отзывчивых на высокий агрофон и применение орошения. Дозы удобрений на орошении возросли с 76 кг д.в. в 1965 году до N240 Р80 К80 кг д.в. - в 1980 году. Прирост от использования удобрений составил 29 - 95% по сравнению с неудобренными посевами , а увеличение урожайности от орошения - 92% / И.Р. Корданов, 1983 /.

Опыт передовых хозяйств Украины, Молдавии, Северного Кавказа, Средней Азии показал , что урожайность зерна кукурузы при интенсивном её возделывании может достигать 100 ц/га и более / A.A. Корнилов, 1968; А.Л. Запорожченко, 1972; И.Т. Ефимов, 1974; Н.К. Ким, 1984; Э.Д. Адиньяев, 1988; М.К. Каюмов, 1989/. Так, в 1982 году, внедрив индустриальную технологию возделывания кукурузы на зерно на орошаемых землях, по 100 ц/га зерна и более собрали 56 - звеньев Крымской, 28 - Херсонской и 20 -Закарпатской областей Украины. В 1987 году в звене В.И. Шибы из колхоза "Червоный партизан" Верхнеднепровского района Днепропетровской области урожайность зерна составила 120 ц/га, А.И. Кулика из совхоза -техникума Каховского района Херсонской области - 116 ц/га / B.C. Циков, A.A. Матюха, 1989/.

Одним из путей увеличения валовых сборов кукурузы , считают A.C. Нестеров и И.И. Родина / 1985 /, является создание зон кукурузосеяния в районах с наиболее благоприятными агроклиматическими условиями

возделывания, что позволяет наиболее эффективно использовать природные ресурсы , получать высокие - более 100 ц/га и устойчивые урожаи кукурузы.

В Ставропольском крае кукуруза - основная зернофуражная и кормовая культура. При высокой агротехнике, оптимальных режимах орощения и питания кукуруза обеспечивает урожайность зерна в пределах 90 - 100 ц/га и выше, а зеленой массы 800 - 1000 ц/га. Под эту культуру ежегодно отводится 450 - 550 тыс. га пашни. В кукурузный пояс Ставропольского края входят 180 колхозов и совхозов. В базовых хозяйствах отрабатываются особенности передовой технологии. Так, в колхозе "Россия" Новоалександровского района с 1982 года осваивается улучшенная технология производства кукурузы на зерно без применения гербицидов. В основном высевается болгарский сорт Кнета, сбор зерна которого доходил до 128 ц/га. В 1986 году в колхозе "Ворошилова" Новоалександровского района звено Шаповалова с 200 - гектарного поля на поливе собрало по 100 ц/га зерна кукурузы / В.И. Харечкин, 1988 /.

Особенностью производства зерна в крае стало получение на больших площадях / до 1000 га / высоких урожаев 5-6 т/га и более.

Несмотря на высокий потенциал продуктивности средняя урожайность кукурузы при орошении в крае невысокая, от 20 до 50,8 ц/га. Объясняется это рядом причин, в том числе и размещением в основном при орошении, биологически низкоурожайной семенной кукурузы.

Главными причинами недобора зерна в крае является то, что допускаются нарушения технологии возделывания культуры, отсутствие продуктивных гибридов, недостаточное применение гербицидов и минеральных удобрений, низкая организация труда / Н.Ф. Несенов, 1976; A.C. Нестеров, З.И. Родина, 1985 /.

1,2 Влияние орошения и удобрений на формирование зерна кукурузы

В настоящее время накоплен большой экспериментальный и производственный материал по разработке и внедрению приемов формирования высоких урожаев кукурузы на зерно. Основными факторами повышения продуктивности посевов кукурузы являются:

- биологический, куда входят потенциальная продуктивность гибридов, скороспелость, устойчивость к полеганию;

- агротехнический - внесение удобрений, предшественники, сроки и способы посева, густота стояния растений;

- природный - естественное плодородие и физико - химические свойства почвы, местоположение поля по рельефу и т.д.;

- агрометеорологический - обеспеченность теплом, светом, влагой в течение вегетации в соответствии с меняющимися в онтогенезе потребностями растений / Н.М. Вербицкая, 1983 /

Для достижения высоких урожаев кукурузы необходимо создание оптимальных количественных и качественных соотношений удобрений для сбалансированного питания растений. На орошаемых землях значение этого фактора возрастает.

Повышение урожайности зерна кукурузы, как отмечают многие исследователи, в значительной степени зависит от оптимизации питания растений. Поддержание влажности почвы на уровне 80 % ЕВ и внесение азотно -фосфорных удобрений обеспечило получение урожайности зерна в пределах 80,3 - 101,3 ц/га / A.B. Воронин 1990 /.

Кукуруза потребляет в 1,8 - 2,0 раза больше питательных веществ, чем другие зерновые культуры. Это определяет её повышенную требовательность к условиям питания и положительную реакцию на внесение удобрений / К.П. Афендулов, 1966; З.И. Журбицкий, В.М. Лавреченко, 1982; В.Т. Клюшников и др., 1983; Н.Ф. Безвинный, 1986; Э.Д. Адиньяев, 1988 /.

Внесение расчетных доз удобрений повышает в почве количество подвижных форм фосфора на 15 - 18 мг/кг и калия на 20 - 23 мг/кг, а также увеличивает в 1,2-3,6 раза содержание в растениях элементов питания и их вынос с урожаем / A.M. Шаламова, 1992 /.

Сложность определения минеральных доз питания, связана с большим разнообразием почвенно - климатических зон, что обусловило появление значительного числа методов, в основу которых положены данные по выносу питательных веществ с урожаями, коэффициент использования элементов питания из почвы и удобрений /М.К. Каюмов, 1977 /.

Одним из современных методов расчетов доз удобрений на планируемый урожай, является метод, предложенный К.П. Афендуловым и А.И. Лантухо-вой / 1973 /. Он учитывает комплекс факторов, необходимых для обоснования доз удобрений для каждого вида культуры: поступление ФАР, водный и пищевой балансы, плодородие почвы, данные полевых опытов с удобрениями, прирост урожая за счет последействия удобрений в зависимости от обеспеченности почв питательными веществами, вынос питательных веществ на единицу продукции и коэффициент их использования из почвы и удобрений, сроки внесения удобрений.

По количеству подвижных питательных элементов в почве можно судить об обеспеченности растений в тот или иной период вегетации / Е.И. Ратнер, 1965; К.П. Магницкий, 1972 /.

В формировании высоких урожаев кукурузы на зерно на большинстве почв основная роль принадлежит азоту, фосфору и калию.

Особое место среди элементов минер