Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Продуктивность кукурузы в зависимости от приемов выращивания в условиях лесостепи Среднего Поволжья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Продуктивность кукурузы в зависимости от приемов выращивания в условиях лесостепи Среднего Поволжья"

На правах рукописи

АНОХИНА Елена Константиновна

ПРОДУКТИВНОСТЬ КУКУРУЗЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ ВЬ№АЩИВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.01 —общее земледелие, растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

12 ДЕК 2013

005543399

Пенза, 2013

005543399

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Семина Светлана Александровна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

доцент, зав. кафедрой «Ботаника, физиология и биохимия растений» ФГБОУ ВПО «Пензенский ГУ» Карпова Галина Алексеевна

кандидат сельскохозяйственных наук, руководитель территориального подразделения ООО «Сингента», г. Пенза Вострокнутов Сергей Александрович

Ведущая организация - ГНУ «Пензенский научно-исследовательский институт сельского хозяйства РАСХН»

Защита состоится «2ф> декабря 2013 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.01 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30.

Тел/факс: (8-412) 62-83-54; E-mail sha @mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА»

Автореферат разослан «24» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Среди кормовых культур большая роль в создании прочной кормовой базы принадлежит кукурузе, обеспечивающей животноводство грубыми и сочными кормами. Однако урожайность кукурузы в хозяйствах остается низкой, что отрицательно сказывается на рентабельности производства. Поэтому необходим поиск способов повышения продуктивности кукурузы.

Кукуруза относится к культурам весьма требовательным к пищевому режиму. Это связано с образованием большого объема вегетативной массы и потреблением значительного количества питательных элементов в относительно короткий период интенсивного роста растений.

Существенное значение в формировании продуктивности растений имеют регуляторы роста, которые стали важным элементом современных технологий производства сельскохозяйственной продукции. Важная роль в регуляции физиологических процессов, которая лежит в основе роста и развития растительных организмов, отводится фитогормонам. На сегодняшний день имеются многочисленные данные о разнообразии физиологических эффектов их соединений. Регуляторы роста растений способны, одновременно, стимулировать ростовые и генеративные процессы растений и повышать их адаптационные возможности в неблагоприятных условиях среды (Будыкина, 2007).

Синтез новых препаратов предполагает повышение их экологической безопасности и создание энергосберегающих технологий производства и применения. Регуляторы роста, из-за низких доз применения, можно отнести к малозатратным элементам агротехники, что делает их привлекательными с экономической точки зрения.

В связи с этим выбранное направление исследований является актуальным и своевременным.

Цель и задачи исследований. Цель работы заключается в научном обосновании некорневой обработки посевов регуляторами роста на различных фонах минерального питания для оптимизации продукционного процесса кукурузы, повышения урожайности и улучшения качества продукции на черноземах выщелоченных лесостепи Среднего Поволжья.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

- изучить особенности роста, развития растений кукурузы и определить динамику фотосинтетической деятельности в зависимости от уровня минерального питания и вида регулятора роста;

- определить эффективность различных норм минерального удобрения и действия регуляторов роста на урожайность кукурузы;

- выявить влияние минеральных удобрений и регуляторов роста на качество зеленой массы кукурузы;

- дать экономическую и энергетическую оценку изучаемым технологическим приемам возделывания кукурузы.

Научная новизна. На основе учета агроклиматических ресурсов лесостепи Среднего Поволжья на различных уровнях минерального питания изуче-

но влияние некорневой обработки регуляторами роста на продуктивность раннеспелого гибрида кукурузы Катерина СВ. Определены особенности формирования фотосинтетического аппарата и элементов структуры урожая под влиянием минеральных удобрений и регуляторов роста. Установлено влияние минеральных удобрений и регуляторов роста на урожайность кукурузы. Выявлены закономерности формирования качества зеленой массы кукурузы в зависимости от нормы минерального удобрения и регуляторов роста.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований сельскохозяйственному производству предложены адаптивные, энергетически и экономически обоснованные технологические приемы для рационального применения удобрений и регуляторов роста при возделывании кукурузы на черноземах выщелоченных лесостепи Среднего Поволжья. Внедрение научных разработок в практику обеспечит получение зеленой массы кукурузы 49 т/га, сбор кормовых единиц 17,3 т/га, переваримого протеина 894 кг/га и выход обменной энергии 176,5 ГДж/га.

Основные положения, выносимые на защиту:

- особенности роста, развития и фотосинтетической деятельности раннеспелого гибрида кукурузы Катерина СВ в зависимости от приемов возделывания;

- формирование урожайности кукурузы в зависимости от приемов возделывания;

- влияние удобрений и регуляторов роста на кормовые достоинства кукурузы;

- энергетическая и экономическая эффективность использования удобрений и регуляторов роста при возделывании кукурузы.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались на Всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России» (Пенза, 2011); «Инновационные идеи молодых исследователей для АПК России» (Пенза, 2011,2012); Международных научно-практических конференциях «Образование, наука, практика: инновационный аспект» (Пенза, 2011); «Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки» (Владикавказ, 2012); «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (Владикавказ, 2012).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 научных работах, одна из которых в изданиях по перечню, рекомендованному ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 138 страницах компьютерного текста, состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству, включает 19 таблиц, 10 рисунков, содержит 26 приложений. Список литературы содержит 186 наименований, в том числе 5 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 2011...2013 годах на базе ЗАО «Константинове» Пензенского района Пензенской области.

Почва опытного участка - чернозем выщелоченный среднемощный сред-негумусный тяжелосуглинистый на покровном карбонатном суглинке. Перед закладкой опыта имел следующую агрохимическую характеристику: содержание гумуса - 5,1...5,3 %; Ыщея. - 105...112; Р205 - 108...126; К20 - 148...157 мг/кг почвы; S - 28,8...29,0; Нг - 4,6...5,0 мг-экв/100 г почвы; pH««, -5,30...5,41.

Для решения поставленных задач проведен двухфакторный опыт.

Опыт был заложен в трехкратной повторности методом расщепленных делянок со следующими факторами и градациями:

Фактор А - норма удобрения: 1 - N0P0K0; 2 - N120P104K60 (расчётная норма удобрения на урожайность зелёной массы кукурузы 40,0 т/га); 3 -N150P130K75 (расчётная норма удобрения на урожайность зелёной массы кукурузы 50,0 т/га).

Фактор В - обработка регуляторами роста: 1 - Без обработки (контроль); 2

- Эпин-Экстра (40 мл/га); 3 - Циркон (20мл/га); 4 - Рибав-Экстра (1,0 мл/га); 5

- Крезацин (10 мл/га); 6 - Альбит (40 мл/га).

Площадь делянок первого порядка 168 м2, второго - 28 м2. Посев проводили сеялкой СУПН-8 с междурядьями 70 см. Густоту стояния растений, 80 тыс./га, формировали в фазу полных всходов. Агротехника возделывания общепринятая для черноземных почв Пензенской области. Предшественник -озимая пшеница по чистому пару.

Норма удобрения второго фона рассчитана по нормативам затрат на формирование 40 т/га зеленой массы (уровень урожайности определен по влаго-обеспеченности). Норма удобрения третьего фона рассчитана по нормативам затрат питательных веществ с учетом почвенного плодородия на урожайность 50 т/га зеленой массы.

Использовали минеральные удобрения в виде: аммиачная селитра, двойной суперфосфат, хлористый калий. Удобрения вносились следующим образом: половина нормы азота и все количество фосфорно-калийных удобрений -осенью под основную обработку почвы, а оставшееся количество весной, под первую предпосевную культивацию.

Посев гибрида кукурузы Катерина СВ проведен 24 мая в 2011 году, 27 мая в 2012 году и 16 мая в 2013 году. Уборка осуществлялась 1... 12 сентября.

Объекты исследований: раннеспелый (ФАО 170) трехлинейный гибрид кукурузы Катерина СВ; препарат Эпин-Экстра, Р (24-эпибрассинолид, 0,025 г/л); препарат Циркон, Р (0,1 г/л смеси гидроксикоричных кислот); препарат Рибав-Экстра, Р (0,00152 г/л L-аланина +0,00196 г/л L-глутаминовой кислоты); препарат Крезацин, ВР (475 г/л ортокрезоксиуксусной кислоты триэтаноламмоние-вой соли); препарат Альбит, Р (содержит очищенные действующие вещества из

почвенных бактерий Bacillus megaterium и Pseudomonas aureofaciens, набор макро- и микроэлементов и терпеновые кислоты хвойного экстракта).

Все наблюдения, анализы и учеты проводились по общепринятым методикам.

Перед закладкой опытов ежегодно определялась исходная агрохимическая характеристика почв: pH солевой вытяжки по методу ЦИНАО, гидролитическая кислотность по Каппену, сумма поглощенных оснований по Каппену-Гильковицу, легкогидролизуемый азот в почве по Корнфилду (в модификации ЦИНАО), подвижные формы фосфора по Чирикову, обменный калий по Чири-кову, общее содержание гумуса в почве (Агрохимические методы исследования почв, 1975).

Влажность почвы определялась до глубины 100 см с интервалом 10 см термостатно-весовым методом. Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы определялись перед посевом и перед уборкой. Суммарное водопотреб-ление сельскохозяйственных культур за вегетацию рассчитывали методом водного баланса (Костяков, 1960).

Фенологические наблюдения за фазами роста и развития растений, биометрические измерения, учет урожая и сопутствующие исследования проводились по Методике Государственного сортоиспытания (1971) и Методическим рекомендациям по проведению полевых опытов с кукурузой (1980).

Формирование ассимиляционного аппарата, продолжительность работы листьев, фотосинтетический потенциал (ФП) и чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) рассчитывали по методике A.A. Ничипоровича (1965, 1966).

Определение густоты стояния растений проводили два раза: в период полных всходов и перед уборкой.

Определение корневых и пожнивных остатков проводили рамочным методом Н.З. Станкова (1964).

Уборка и учет урожая проводились вручную сплошным методом с пересчетом на сухое вещество. Определение общего азота в растениях проводили методом Кьельдаля, сырой золы - путем озоления растительного материала, сырой клетчатки - по Геннебергу и Штоману, сырого жира - по методике П.Х. Попандопуло, безазотистых экстрактивных вещества (БЭВ) - по разнице расчетным путем, фосфор - колориметрическим методом, калий на пламенном фотометре. В продукции определено валовое содержание микроэлементов после сухого озоления и кислотной экстракции атомно-абсорбционным методом (Методические указания..., 1992). Выход кормовых единиц и переваримого протеина рассчитывали на основе данных полного зоотехнического анализа с учетом коэффициента переваримости по М.Ф. Томмэ (1964). Концентрация обменной энергии в сухом веществе рассчитывалась на основе процентного содержания сырой клетчатки и сырого протеина (Методические рекомендации по биоэнергетической оценке севооборотов и технологий выращивания кормовых культур, 1989; Справочник по кормопроизводству, 1994).

Экономическая эффективность рассчитана по технологическим картам с использованием типовых норм. Биоэнергетическая оценка проведена в соот-

ветствии с методическими рекомендациями, разработанными учеными ВАСХНЮ1 (1989), Булаткиным (1986, 1991).

Математическая обработка результатов проводилась методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985) на ПЭВМ с использованием пакета прикладных программ для статистической обработки «Б1а1;1з1:1са».

Погодные условия в течение вегетационного периода за врекя проведения исследований были различными по гидротермическому режиму, но достаточно благоприятными для роста и развития кукурузы.

В 2011 г. ГТК за вегетацию в среднем составил 1,58, но июнь и июль были среднезасушливыми с ГТК, соответственно, 0,9 и 1,10, а август, совпадающий с периодом интенсивного роста и формирования зерна кукурузы, был очень влажным - осадков выпало 165,9 мм, а ГТК составил 2,75. Сумма активных температур за вегетацию составила 1923°С, а эффективных — 956°С.

Сумма активных температур за вегетацию 2012 г. составила 1857°С и 887°С соответственно. ГТК за вегетацию был в среднем 1,47, однако осадки выпадали неравномерно: июнь был достаточно влагообеспеченным, июль - засушливым (ГТК 0,55), а август сильноувлажненным (ГТК 2,49).

По гидротермическим условиям вегетационный период 2013 г. характеризовался как слабозасушливый, однако осадки выпадали практически равномерно и ГТК варьировал от 1,08 до 1,16. Сумма активных температур за период вегетации составила 1850°С, а эффективных - 873°С.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Фотосннтетическая деятельность посевов кукурузы в зависимости от уровня минерального питания и регулятора роста

Основным ассимиляционным аппаратом растений являются листья. Важно, чтобы листья образовывались быстро и как можно дольше сохраняли свою фото-синтезирующую активность.

Как показали результаты исследования, среднее количество листьев на главном стебле в зависимости от года исследований и применяемых приемов возделывания изменялось от 13,1 до 13,8. С улучшением условий корневого питания при внесении минеральных удобрений в норме Ш20Р104К60 в среднем за годы исследований отмечено увеличение количества листьев 0,2.. .0,3 шт. На первом фоне минеральных удобрений по всем вариантам опыта с обработкой регуляторами роста количество листьев увеличилось на 0,3 .. .0,5 шт.

Как показали измерения, в среднем за годы исследования в первые фазы развития растений, минеральные удобрения, внесенные в норме М120Р104К60 способствовали увеличешпо листовой площади одного растеши до 2,15...2,25 дм2, что вдвое превышает неудобренный вариант. Увеличение нормы минеральных удобрений не способствовало дальнейшему приросту листовой поверхности (рис. 1).

К фазе «выметывание метелки-цветение початка» на фоне естественного почвенного плодородия наибольшая фотосинтезирующая поверхность получена при опрыскивании растений Крезацином и Альбитом - 48,19...49,91 дм2/раст., что на 7,2... 11,0 % превышает вариант без обработки регуляторами роста.

тыс. лд2/га

N120P104K60 5 листьев

50 40 3Û 20 10 0

lltill

12 3 4 5 6 NOPOKO

s 9 10 11 [ 12 N120P104K60

III II III

13 И j 15 M 17 18 N150P130K7S

Вымётывание метелки - цветение початка

ТЫС. М-/П1

Молочно -восковая спелость черна

Рисунок 1 - Влияние удобрений и регуляторов роста на площадь листовой поверхности посева кукурузы, 2011.. .2013 гг.

Примечание: фактор В - регуляторы роста - 1, 7, 13 - без обработки; 2, 8, 14 -Эпин-Экстра; 3, 9, 15 -Циркон; 4,10,16 - Рибав-Экстра; 5, 11, 17 - Крезацин; 6, 13, 18-Альбит.

При внесении минеральных удобрений в норме М120Р104К60 отмечен рост листовой поверхности до 49,37...55,78 дм2/раст., что на 8,4...16,3% превышает фон естественного плодородия.

При увеличении нормы минеральных удобрений прослеживается тенденция снижения листовой поверхности на растении. Наибольший стимулирующий эффект на первом фоне применения удобрений получен при фолиарной обработке посевов Крезацином, площадь листьев составила 55,78 дм2/раст., что на 2,81...6,41 дм2/раст. или 5,3...12,9% превышает другие варианты фона. Эта же тенденция сохранилась и при внесении повышенной нормы удобрения, од-

нако прибавка получена меньше- 1,1...5,8%.

К уборке кукурузы на неудобренном фоне наибольшую листовую поверхность сохранили растения при некорневой обработке Альбитом и Крезаци-ном - 45,68...45,82 даг/раст. На первом фоне полного минерального удобрения листовая поверхность варьировала по вариантам от 45,45 до 51,86 дм2/раст. Наиболее эффективной оказалась обработка Эпин-Экстра и Крезацином. На фоне повышенной нормы минерального питания регуляторы роста не стимулировали нарастание листовой поверхности по сравнению с вариантом без обработки

Средняя площадь листовой поверхности посева кукурузы за вегетацию на неудобренном фоне варьировала от 20,74 до 23,19 тыс. м2/га, а при внесении азотно-фосфорно-калийных удобрений в норме К120Р104К60 она возросла на 4,41...4,67 тыс. м2/га или на 20,1...22,4% (табл. 1). С увеличением нормы минерального удобрения до №50Р130К75 дальнейшего значительного роста листовой поверхности не происходит. На неудобренном фоне наибольший стимулирующий эффект получен при некорневой обработке посевов Крезацином и Альбитом, площадь листовой поверхности возросла на 2,28...2,45 тыс. м/га или на 10,9...11,8%. На первом удобренном фоне выделился вариант с обработкой Крезацином, где прирост листовой поверхности составил 9,7%, остальные варианты были практически равноценны между собой и мало отличались от варианта без применения регуляторов роста. Эта же закономерность сохранилась и при повышенной (на 50,0 т/га) норме удобрения.

Наши измерения показали, что во все годы на первых этапах вегетации растений (5 листьев) посевы имели небольшой индекс листовой поверхности (ИЛП) 0,06...0,10 м2/м2на неудобренном фоне и 0,13...0,21 м2/м2 при внесении минеральных удобрений. Максимальной величины ИЛП достигал в период от полного выбрасывания метелок до полного цветения початка, в разные годы исследований он составил 2,8...4,3 м2/м2. К уборке кукурузы в фазу молочно-восковой спелости зерна индекс листовой поверхности естественно уменьшается, но все же сохраняется на довольно высоком уровне, в среднем за три года до 3,0...3,9 м2/м2. На обоих фонах применения минеральных удобрений ИЛП возрастает быстрее и до больших величин. В фазу «выметывание метелки-цветение початка» наибольший индекс листовой поверхности имели посевы с обработкой Крезацином, они же сохранили и наибольший ИЛП к уборке (3,7...3,9 м2/м2).

В условиях 2011 г. за весь период вегетации ФП посева варьировал от 2,586 млн. м2/га-сут. до 3,376 млн. м2/га-сут. Под влиянием удобрений величина ФП возрастала на первом фоне удобрений на 16,7...23,3%, а при увеличении нормы минеральных удобрений до ЬТ150Р130К75 - на 16,9...21,3%. Наибольшая величина фотосинтетического потенциала сформирована при некорневой обработке посевов Крезацином, прибавка составила 4,1...6,8% по отношению к вариантам без обработки.

Эта же тенденция сохранилась и в последующие годы проведения исследований. В среднем за годы исследований под влиянием минеральных удобрений прирост ФП достигал 302...529 тыс. м2/га-сут. или 12,2...22,9% (табл. 1).

Применение повышенной нормы удобрения (на 50,0 т/га) не способствовало росту величины ФП по сравнению с нормой удобрения, рассчитанной на 40,0 т/га.

Таблица 1 Фотосинтетическая деятельность посевов кукурузы под влиянием минеральных удобрений и регуляторов роста, 2011 2013 гг

Норма удобрения Обработка регуляторами роста Площадь листьев, тыс. м2/га ФП, млн. м2/га-сут. ЧПФ, г/м2-сут.

МОРОКО Без обработки 20,74 2,255 4,27

Эпин-Экстра 21,26 2,308 4,12

Циркон 21,92 2,388 4,71

Рибав-Экстра 22,10 2,370 4,54

Крезацин 23,19 2,491 5,02

Альбит 23,01 2,466 5,05

Ш20Р104К60 Без обработки 25,40 2,740 5,16

Эпин-Экстра 26,44 2,837 4,74

Циркон 26,33 2,820 5,09

Рибав-Экстра 25,41 2,691 5,19

Крезацин . 27,86 3,005 5,37

Альбит 25,77 2,768 5,65

И150Р130К75 Без обработки 25,16 2,709 5,43

Эпин-Экстра 26,08 2,771 5,33

Циркон 26,70 2,817 5,44

Рибав-Экстра 25,11 2,672 5,78

Крезацин 26,00 2,808 5,70

Альбит 26,46 2,814 5,82

Фолиарная обработка регуляторами роста способствовала увеличению ФП на 28...265 тыс. м2/га-сут. или на 1,0...10,4%. Максимальный эффект получен от применения Крезацина на неудобренном фоне и применении минеральных удобрений в норме К120Р104К60, прирост составил 99...265 тыс. м2/га-суг или 3,6...10,4%. 3 '

В годы исследований средняя за вегетацию продуктивность фотосинтеза варьировала от 3,93...4,37 г/м2-сут. в 2012 г. до 4,78...7,51 г/м2-сутки в 2013 г. Под влиянием удобрений в норме Ы120Р104К60 ЧПФ возрастала на 11,0... 11,9%, а при использовании К150Р130К75 - на 13,5.. .29,4% (табл. 1).

Наибольшие прибавки ЧПФ получены при опрыскивании посевов Креза-цином и Альбитом: на неудобренном фоне - 17,6... 18,3%; при применении №20Р104К60 - 4,1...9,5%, а при использовании КГ150Р130К75 - 7,2...10,4%, т.е. регуляторы роста активнее стимулировали процесс фотосинтеза в более экстремальных условиях корневого питания.

ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО УРОЖАЯ КУКУРУЗЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

Влияние минеральных удобрений и регуляторов роста на биометрические

показатели кукурузы

За три года проведения опыта внесение минеральных удобрений способствовало увеличению высоты растений кукурузы на 7... 19 см по сравнению с неудобренным фоном. Некорневая обработка кукурузы регуляторами роста позволила дополнительно увеличить линейный рост растений на первом уровне минерального питания на 1,9...4,9 %, а на втором - на 2,4...8,3%, по отношению к варианту без обработки. На неудобренном фоне при обработке регуляторов роста высота растений увеличилась на 0,5...3,6 см.

За три года исследований при внесении минеральных удобрений на планируемый урожай 40 т/га, количество початков на 100 растений увеличилось в среднем до 110 шт. или на 7,0 % по сравнению с уровнем естественного плодородия почвы. Однако с повышением нормы минерального удобрения отмечено уменьшение количества початков на 100 растений на 2,6 шт. по отношению к первом}' уровню удобрений. Некорневая обработка растений регуляторами роста стимулировала формирование генеративных органов, количество их увеличивалось на 4... 11 шт.

Урожайность кукурузы

Урожай надземной массы кукурузы при уборке на силос является одним из основных показателей эффективности применяемых агротехнических приемов в конкретных почвенно-климатических условиях. Он определяется индивидуальной продуктивностью каждого растения и количеством растений на площади.

В среднем за годы исследований на неудобренном фоне масса растения кукурузы составила 445...549 г. При улучшении условий корневого питания сформировались более мощные растения. За счет минеральных удобрений в норме М120Р104К60 масса одного растения увеличилась до 602...658 г или на 10,8...37,2%, а внесение повышенной нормы удобрения (Ш50Р130К75) способствовало увеличению массы растения на 24,2...46,7% - до 653...688 г. В годы проведения опыта на всех изучаемых фонах питания лучшие результаты получены при фолиарной обработке Крезацином и Альбитом, однако прибавка снижалась по мере улучшения условий корневого питания: с 19,1...23,4% на фоне естественного плодородия до 8,6...8,9% при №20Р104К60 и 4,4...5,3% - при Ы150Р130К75.

Исследования показали, что в зависимости от влагообеспеченности, погодных условий в период вегетации кукурузы и изучаемых технологических приемов урожайность зеленой массы значительно варьирует.

В среднем за годы проведения опыта прибавки зеленой массы от удобрений изменялись от 8,7 до 15,4 т/'га или от 21,3 до 46,5% (табл. 2). Следует отметить, что внесение повышенной нормы минеральных удобрений не сопровожда-

лось пропорциональным ростом урожайности фитомассы, получена прибавка 2,4.. .3,6 т/га по отношению к первой норме удобрения.

Таблица 2

Урожайность зелёной массы кукурузы в зависимости от приёмов

Норма удобрения Обработка регуляторами роста 2011 г. 2012 г. 2013 г. Средняя за три года

КОРОКО Без обработки 31,9 39,4 28,5 33,3

Эпин-Экстра 32,6 41,8 27,7 ■ 34,0

Циркон 34,2 43,6 33,4 37,1

Рибав-Экстра 39,6 44,1 30,6 38,1

Крезацин 44,4 44,7 33,1 40,7

Альбит 41,8 45,6 32,4 39,9

Ш20Р104К60 Без обработки 47,8 49,2 38,7 45,2

Эпин-Экстра 48,2 51,3 39,6 46,4

Циркон 52,5 53,1 41,3 49,0

Рибав-Экстра 52,6 53,8 40,5 49,0

Крезацин 52,3 53,1 43,4 49,6

Альбит 52,1 52,8 42,1 49,0

Ш50Р130К75 Без обработки 52,1 51,4 42,9 48,8

Эпин-Экстра 52,2 53,8 42,2 49,4

Циркон 52,6 54,7 43,6 50,3

Рибав-Экстра 53,9 55,4 43,1 50,8

Крезацин 52,9 54,9 44,9 50,9

Ачьбит 53,2 55,7 45,3 51,4

НСР05 (2011 г.) т/га: по фактору А- 1,301; по фактору В - 1.675; по фактору взаимодействия АВ - 2,932

НСР05 (2012 г.) т/га: по фактору А - 2,662; по фактору В - 2,350; по фактору взаимодействия АВ-4,821

НСР05 (2013 г.) т/га: по фактору А- 1,816; по фактору В - 1,545; по фактору взаимодействия АВ-2,867

На неудобренном фоне наиболее перспективными для применения являются регуляторы роста Крезацин и Альбит, способствующие повышению урожайности на 19,8...22,2%. При улучшении условий минерального питания положительное влияние регуляторов роста несколько нивелируется, и прибавки снижаются до 3,1...9,7%. Обработка Эпин-Экстра во все годы исследований не стимулировала прирост фитомассы.

В среднем по вариантам сбор початков с обертками на неудобренном агрофоне составил 12,3...15,9 т/га, или 36,2...44,1% от урожайности зеленой массы. При внесении азотно-фосфорно-калийных удобрений наметилась тенденция к увеличению доли початков с обертками в зеленой массе, а их общая масса возросла на 17,0...33,6% или на 2,5...5,0 т/га. Регуляторы роста не оказали су-

щественного влияния, как на содержание, так и на выход генеративных органов.

Учеты урожая сухого вещества показали, что в 2011 г. выход сухой биомассы от применения удобрений увеличился на первом фоне минерального питания, в среднем по вариантам, на 5,9 т/га или 54,7% по сравнению с фоном естественного почвенного плодородия. С ростом применения удобрений абсолютная прибавка сухой биомассы составила 3,5 т/га, а относительная - лишь 37,5% к неудобренному фону. На всех фонах минерального питания наибольшие прибавки обеспечила некорневая обработка посевов Крезацином и Альбитом, но если на неудобренном фоне прирост составил 34,9...35,8%, то с ростом удобренности почвы он уменьшился в 3.. .4 раза.

В условиях 2012 г. при достаточной обеспеченности растений продуктивной влагой прибавки сухого вещества от минеральных удобрений по обоим фонам были примерно равными и составили 1,3...2,6 т/га или 11,6...26,8%. От регуляторов роста, независимо от уровня минерального питания, прирост сухой биомассы составил 0,8... 19,6%.

В 2013 г. с ростом уровня удобренности почвы отмечено закономерное увеличение сбора сухого вещества на 40,7.. .63,4% при внесении М120Р104К60 и на 53,2. ...79,0% - при К150Р130К75. На всех фонах корневого питания выделились варианты с Крезацином и Альбитом, но следует отметить, что лучше их положительный эффект проявился в более экстремальных условиях возделывания. Так, если на неудобренном фоне прибавка от их применения составила 32,9%, то на удобренном фоне - лишь 12,1... 17,9%. Во все годы исследований обработка Эпин-Экстра была малоэффективной для накопления сухого вещества.

В среднем за три года исследований при внесении минеральных удобрений в норме Ш20Р104К60 прибавка сухой биомассы составила 3,0...4,4 т/га или 25,2.. .46,3% (рис. 2).

т/га 20

15

10

5

О

Рисунок 2 - Влияние удобрений и регуляторов роста на урожайность сухого вещества кукурузы, 2011.. .2013 гг.

Дальнейшее улучшение условий минерального питания не приводило к существенному росту сухой биомассы. Наибольший ростостимулирующий эффект получен при некорневой обработке посевов Крезацином и Альбитом - дополнительный сбор сухого вещества в этих вариантах составил 2,8 т/га на естественном агрофоне и 1,2... 1,9 т/га или 8,3... 13,7% на удобренном фоне.

Влияние минеральных удобрений и регуляторов роста на водный режим и водопотребление кукурузы

Учеты показали, что в условиях лета 2011 г. при среднем ГТК за вегетацию 1,58, суммарный расход влаги посевами был больше, чем в менее тепло-обеспеченные годы. Суммарное водопотребление изменялось от 2673...2771 м/т на фоне естественного плодородия, до 2836...2856 м3/т при повышенной норме удобрения, т. е. практически пропорционально полученному урожаю фи-томассы. Данные наблюдений показывают, что при обработке регуляторами роста прослеживается четкая тенденция увеличения суммарного водопотребле-ния посевами кукурузы. Эта же закономерность прослеживается и в 2012...2013 гг., однако общие расходы влаги на создание урожая биомассы были меньше.

При внесении минеральных удобрений на планируемый уровень урожайности 40,0 т/га коэффициент водопотребления снижался на 31...77 м3/т или на 15,7...27,3 % по отношению к неудобренному фону. С увеличением нормы минерального питания до №50Р130К75 коэффициент водопотребления снижался на 31...91 м /т или на 15,7...34,1%. На неудобренном фоне экономия влаги при применении регуляторов роста составила 28...52 м3/т или 9,6. ..20,9% к контролю. По мере улучшения условий корневого питания эффективность регуляторов роста снижалась, коэффициент водопотребления в этих вариантах уменьшался на 4... 18 м3/т или на 2,2... 9,9%.

Наибольшее количество сухого вещества на одну тонну использованной влаги сформировали посевы при комплексном использовании минеральных удобрений и регуляторов роста Крезацин и Альбит - 6,1.. .6,2 кг/т.

Изменение кормовых достоинств кукурузы в зависимости от условий возделывания

Биохимический анализ полученного корма показал, что с увеличением нормы минеральных удобрений содержание сырого протеина увеличивалось на 1,11... 1,70%. Максимальное содержание сырого протеина в сухой биомассе накапливается при обработке посевов Цирконом, Крезацином и Альбитом на фонеШ50Р130К75 - 9,25...9,40%.

При улучшении пищевого режима почвы, содержание сырой клетчатки в корме уменьшалось на 0,98...2,00 %. Регуляторы роста не оказали влияния на этот показатель качества корма.

Следует отметить, что в среднем за годы исследований в сухом веществе растений накапливалось 2,56...2,96 % жира, а зольность полученного корма по

вариантам варьировала от 4,72 до 5,20% и изучаемые приемы возделывания кукурузы не оказали значительного влияния на эти показатели.

Содержание безазотистых веществ в сухой массе составило 62,45...63,10 %. По вариантам закономерных изменений концентрации безазотистыех веществ в полученном корме не выявлено.

Во все годы исследований получен корм с превышением в 1,6. ..1,9 раза оптимального для животных содержания калия, причем увеличение его концентрации в сухой биомассе кукурузы, в основном, зависит от нормы минерального удобрения. С увеличением нормы удобрения повышается содержание фосфора с 0,26...0,30 % на неудобренном фоне до 0,32...0,36%, но во всех вариантах опыта получен корм по содержанию фосфора ниже зоотехнических требований. Регуляторы роста не оказали влияния на накопление калия и фосфора в продукции.

Анализ полученных результатов показал, что в среднем за три года проведения опыта, наиболее обеспеченная протеином зеленая масса получена на удобренном фоне при обработке посевов регуляторами роста Крезацин и Альбит - 18,55...19,28 г/кг, что на 3,28...3,79 г/кг превышает фон естественного плодородия.

При внесении минеральных удобрений в норме Ш20Р104К60 сбор переваримого протеина увеличился на 47,4...61,5%. Дальнейшее улучшение условий корневого питания не приводило к пропорциональному увеличению сбора переваримого протеина. Максимальное увеличение сбора переваримого протеина получено при дополнительной обработке посевов Крезацином и Альбитом на всех фонах минерального питания, прибавка составила 28,2...28,6% на фоне естественного плодородия и 11,7... 14,4% при внесении минеральных удобрений.

В условиях опыта лучший по питательности корм получен в 2013 г. (32,1...43,7 корм. ед. в 100 кг зеленой массы), а наименее питательная зеленая масса сформировалась в условиях повышенной влажности 2012 г. (24,8...28,7 корм. ед.). С улучшением агрофона при внесении удобрений питательность зеленой массы повышалась на 1,1...2,9 кг/100 кг. На всех фонах питания преимущество за вариантами с фолиарной обработкой Крезацином и Альбитом, обеспечившим улучшение питательности корма на 1,1...2,3 кг/100 кг зеленой массы.

Выход кормовых единиц при внесении минеральных удобрений в норме М120Р104К60 увеличился на 3,7...5,2 т/га или 29,0...49,0%. Внесение повышенной нормы минерального удобрения (Ш50Р130К75) увеличивало выход кормовых единиц на 34,1...55,9% по сравнению с неудобренным фоном. Наибольшие прибавки на всех фонах минерального питания обеспечила обработка Крезацином и Альбитом - 11,1...31,4%. Обеспеченность кормовой единицы переваримым протеином закономерно повышалась с ростом уровня применения минеральных удобрений с 45,71 г на фоне естественного плодородия до 54,77 г на фоне Ы150Р130К75. Какой-либо четкой закономерности от обработки регуляторами роста по уровню обеспеченности кормовой единицы протеином не отмечено.

Во всех вариантах получен корм с достаточно высокой энергонасыщенностью, в разные годы она изменялась незначительно и варьировала от 10,7 до 11,5 МДж/кг сухого вещества. Прослеживается тенденция повышения энергообеспеченности корма по мере улучшения условий корневого питания при внесении минеральных удобрений. Максимальный выход обменной энергии получен при опрыскивании посевов Крезацином и Альбитом на фоне минеральных удобрений в норме №50Р130К75 - 178,2...181,0 ГДж/га, что на 23 2 25 2% превышает неудобренный фон. Практически не уступают им аналогетные'варианты на фоне №20Р104К60, в которых выход обменной энергии выше, чем по фону естественного плодородия, на 21,8...22,1%.

Результаты химического анализа свидетельствуют о то, что концентрация меди в растениях при внесении минеральных удобрений под планируемый урожаи 40 т/га увеличилась с 2,9 до 3,2 мг/кг сухого вещества. Какой-либо четкой зависимости концентрации меди в растениях от фолиарной обработки регуляторами роста не выявлено. На удобренном фоне отмечено повышение концентрации цинка в кормах при обработке посевов Рибав-Экстра, Крезацином и Цирконом, но во всех вариантах опыта она была ниже оптимума в кормах На фоне естественного плодородия в вариантах с регуляторами роста марганец накапливался в количествах, превышающих оптимум в кормах. При применении минеральных удобрений эта тенденция сохранилась в вариантах с Цирконом и Эпин-Экстра. Концентрация железа в кормах в 1,8...3,7 раза меньше максимально допустимого уровня и какой-либо четкой закономерности влияния изучаемых факторов на этот показатель качества не выявлено. Фолиарная обработка растений кукурузы Цирконом, Крезацином и Альбитом на всех уровнях минерального питания способствовала увеличению концентрации свинца в растениях в 1,1...1,4 раза, но во всех вариантах опыта она не превышала максимально допустимого уровня. На всех фонах минерального питания отмечено повышенное (в полтора раза) поглощение кадмия растениями кукурузы при обработке посевов Цирконом, по сравнению с вариантами без регулятора роста но во всех вариантах содержание кадмия не превышало максимально допустимый уровень.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ И РЕГУЛЯТОРА РОСТА

Затраты совокупной энергии без применения удобрений и обработки регуляторами роста составили, в среднем за три года, 20,35 ГДж/га. Энергозатраты на обработку посевов регулятором роста были очень малы. Затраты энергии при применении минеральных удобрений возросли на 11,90 ГДж/га на первом фоне удобрений и на 15,59 ГДж/га - на втором, за счет больших затрат энергии ископаемого топлива, которые связаны, в основном, с использованием чрезвычайно энергоемкого азотного удобрения. Однако при внесении минеральных удобрении получен наибольший выход энергии -148,0... 181,6 ГДж/га т е прибавка составила 25,9.. .57,7 ГДж/га к фону естественного плодородия.'

В пределах каждого изучаемого фона минерального питания наименьшие

энергозатраты сложились при дополнительной обработке посевов Крезацином и Альбитом.

Применение минеральных удобрений было энергетически эффективно -КПД составлял 4,5...4,8 ед. Дополнительная обработка посевов регуляторами роста повышала биоэнергетический коэффициент до уровня 5,1 ...7,1 ед., а комплексное использование регуляторов роста в сочетании с минеральными удобрениями обеспечило рост энергетической эффективности до 4,8...5,5 ед. На всех фонах корневого питания наибольший биоэнергетический КПД получен при фолиарной обработке Крезацином иАльбитом.

Расчеты показали, что наибольший условно чистый доход получен при внесении полного минерального удобрения (на получение 40,0 т/га зеленой массы) в сочетании с обработкой регуляторами роста Крезацин и Альбит— 66,0,2...68,23 тыс. руб./га, что на 10,82...12,35 тыс. руб./га больше, чем при применении тех же регуляторов роста на неудобренном фоне. Себестоимость одной тонны кормовых единиц в этих вариантах составила 1,48.. .1,51 тыс. руб.

С точки зрения экономической эффективности наиболее выгодными яв- ■ ляются варианты с применением регуляторов роста на агрофоне без удобрений. В этих вариантах наименьшие затраты на получение урожая кормовых единиц - 1,19... 1,34 тыс. руб./т, а условно чистый доход на рубль затрат был наибольшим - 3,04...3,57 руб.

ВЫВОДЫ

Полученные экспериментальные данные позволили сделать следующие выводы.

1. Внесение минеральных удобрений на планируемый урожай 40,0 т/га зеленой массы обеспечивает значительно улучшение параметров фотосинтетической деятельности посевов кукурузы: площадь листовой поверхности возрастает в среднем на 20,1...22,4%; ФП-на 12,2...22,9%; ЧПФ-на 11,0...29,4%.

Наиболее эффективным было применение регуляторов роста Крезацин и Альбит: на неудобренном фоне площадь листовой поверхности возрастает в среднем на 9,7... 11,8%; ФП - на 3,6.. .10,4%; ЧПФ - на 17,6.. .18,3%.

2. Внесение минеральных удобрений способствовало увеличению высоты растений кукурузы на 7... 19 см по сравнению с неудобренным фоном. За счет регуляторов роста на первом уровне минерального питания прирост составил 1,9.. .4,9 %, а на втором - 2,4... 8,3 % по отношению к вариантам без обработки.

3. При использовании минеральных удобрений в норме №20Р104К60 масса растения кукурузы увеличилась на 10,8...37,2%, а внесение повышенной нормы удобрения способствовало увеличению массы растения на 24,2...46,7%.

На всех изучаемых фонах питания лучшие результаты получены при фолиарной обработке Крезацином и Альбитом, однако прибавка массы растения снижалась по мере улучшения условий корневого питания с 19,1...23,4% на фоне естественного плодородия до 8,6...8,9% при №20Р104К60 и 4,4...5,3% -при №50Р130К75.

4. Урожайность зеленой массы кукурузы при внесении минеральных

удобрений увеличивалась на 8,7 до 15,4 т/га или 21,3...46,5 %. На неудобренном фоне наиболее перспективными для применения являются регуляторы роста Крезацин и Альбит, способствующие повышению урожайности фитомассы на 19,8...22,2%. При улучшении условий минерального питания прибавки от регуляторов роста снижаются до 3,1...9,7%.

При использовании минеральных удобрений наметилась тенденция к увеличению доли початков с обертками в зеленой массе, а их общая масса возросла на 17,0...33,6% или на 2.5..5.0 т/га. Регуляторы роста не оказали существенного влияния, как на содержание, так и на выход генеративных органов.

5. При внесении минеральных удобрений в норме М120Р104К60 прибавка сухой биомассы составила 3,0...4,4 т/га или 25,2...46,3%. Дальнейшее улучшение условий минерального питания не приводило к существенному росту сухой биомассы. Наибольший ростостимулирующий эффект получен при некорневой обработке посевов Крезацином и Альбитом - дополнительный сбор сухого вещества в этих вариантах составил 2,8 т/га на естественном агрофоне и 1 2 19 т/га или 8,3... 13,7% на удобренном фоне.

6. При внесении минеральных удобрений на планируемый уровень урожайности зеленой массы 40,0 т/га коэффициент водопотребления снижался на на 15,7...27,3 %. С увеличением нормы минерального питания до Ы150Р130К75 коэффициент водопотребления снижался на 15,7...34,1%. При дополнительной обработке посевов ре1уляторами роста снижение расходов влаги на формирование урожая на неудобренном фоне составило 28...52 м3/т ил и 9,6...20,9% к контролю. По мере улучшения условий корневого питания эффективность регуляторов роста снижалась, коэффициент водопотребления в этих вариантах уменьшался на 2,2...9,9%.

Наибольшее количество сухого вещества на одну тонну использованной влаги сформировали посевы при комплексном использовании минеральных удобрений и регуляторов роста Крезацин и Альбит - 6,1.. .6,2 кг/т.

7. При применении минеральных удобрений в ггорме М120Р104К60 сбор переваримого протеина увеличился на 47,4...61,5%. Дальнейшее улучшение условии корневого питания не приводило к пропорциональному увеличению сбора переваримого протеина. Максимальная прибавка получена при дополнительной обработке посевов Крезацином и Альбитом - 28,2...28,6% на фоне естественного плодородия и 11,7...14,4% при внесении минеральных удобрений.

Более обеспеченная протеином зеленая масса получена на удобренном фоне при обработке посевов регуляторами роста Крезацин и Альбит -18,55... 19,28 г/кг, что на 3,28...3,79 г/кг превышает аналогичные варианты на фоне естественного плодородия.

8. Внесение минеральных удобрений способствовало повышению питательности зеленой массы на 1,1...2,9 кг/100 кг. На всех фонах минерального питания лучшие результаты получены при фолиарной обработке Крезацином и Альбитом.

Выход кормовых единиц при внесении минеральных удобрений в норме Ш20Р104К60. увеличился на 3,7...5,2 т/га или 29,0...49,0%. Внесение повы-

шенной нормы минерального удобрения (№50Р130К75) увеличивало выход кормовых единиц на 34,1...55,9% по сравнению с неудобренным фоном или на 5,0...9,5% по отношению к первой норме (на 40,0 т/га). Наибольшие прибавки на всех агрофонах обеспечила обработка Крезацинм и Альбитом - 11,1.. .31,4%, причем как абсолютные, так и относительные прибавки были выше на фоне естественного почвенного плодородия.

9. В годы исследований получен корм с достаточно высокой энергонасыщенностью, от 10,7 до 11,5 МДж/кг сухого вещества. Регуляторы роста и минеральные удобрения не оказали значительного влияния на энергетическую, насыщенность сухой бимассы.

Максимальный выход обменной энергии получен при опрыскивании посевов Крезацином и Альбитом на фоне минеральных удобрений - 170,4...181,6 ГДж/га.

10. Изучаемые приемы возделывания не приводили к превышению максимально допустимого уровня микроэлементов в кормах.

11. На удобренном фоне получен наибольший выход энергии -148,0...181,6 ГДж/га, биоэнергетический КПД составил 4,5...4,8 ед. Обработка посевов регуляторами роста повышала биоэнергетический коэффициент до уровня 4,8...7,1 ед. На всех фонах корневого питания наибольший биоэнергетический КПД получен при фолиарной обработке Крезацином иАльбитом.

Наибольший условно чистый доход получен при внесении полного минерального удобрения (на получение 40,0 т/га зеленой массы) в сочетании с обработкой регуляторами роста Крезацин и Альбит- 66,0,2...68,23 тыс. руб./га, что на 10,82... 12,35 тыс. руб./га больше, чем при применении тех же регуляторов роста на неудобренном фоне. Себестоимость одной тонны кормовых единиц в этих вариантах составила 1,48... 1,51 тыс. руб.

В вариантах с применением регуляторов роста на агрофоне без удобрений наименьшие затраты на получение урожая кормовых единиц - 1,19... 1,34 тыс. руб./т, а условно чистый доход на рубль затрат был наибольшим - 3,04...3,57 руб.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для повышения продуктивности кукурузы при возделывании раннеспелого гибрида Катерина СВ на черноземах выщелоченных тяжелосуглинистых среднегумусных лесостепи Среднего Поволжья норму минеральных удобрений целесообразно рассчитывать на планируемый уровень урожайности в 40,0 т/га зеленой массы. С целью повышения урожайности и улучшения качества корма проводить обработку посевов регуляторами роста Крезацин (10 мл/га) и Альбит (40 мл/га) фазу пяти листьев кукурузы.

Список работ, опубликованных в журналах, рекомендованных

ВАК РФ

1. Семина, С.А. Формирование продуктивности агроценоза кукурузы в зависимости от приёмов возделывания/ С.А. Семина, Е.К. Анохина // Шва Поволжья - 2013.-№ 3 (28). - С. 59-64.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

2. Анохина, Е.К. Минеральные удобрения на посевах кукурузы / Е.К. Анохина, А.Г. Иняхин // Сб. мат. Всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Инновационные идеи молодых исследователей

. АПК России», проводимой по программе Всероссийского фестиваля науки и посвященной 60-летию ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА». - Пенза, 2011., том 1.-С. 81-82.

3. Анохина, Е.К. Влияние приемов возделывания: на фотосинтетическую деятельность посевов кукурузы / Е.К. Анохина, А.Г. Иняхин // Сб. мат. Всерос. науч.-практ. конф. «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России», посвященной 60-летию ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА ». - Пенза, 2011.-С. 7-8.

4. Семина, С.А. Влияние приемов возделывания на биометрические показатели кукурузы / Семина С.А., Анохина Е.К., Иняхин А.Г. // Сб. мат. Междунар. науч.-практ. конф. «Образование, наука, практика: инновационный аспект» посвященной 60-летию. ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА». - Пенза, 2011., том 1.-С. 8-9.

5. Анохина, Е.К. Формирование продуктивности кукурузы в зависимости от применения регуляторов роста / Е.К. Анохиаа // Сб. мат. Всерос. науч. -пракг. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Инновационные идеи молодых исследователей АПК России», проводимой по программе Всероссийского фестиваля науки и посвященной 150-летию со дня рождения П.А. Столыпина.-Пенза, 2012., том 2. - С. 9-11.

6. Анохина, Е.К. Водный режим, засоренность и урожайность кукурузы в •зависимости от приемов выращивания / Е.К. Анохина, С.А. Семина // Мат. УТЛ Междунар. науч.-практ. конф. «Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки». - Владикавказ, 2012. Часть 1. - С. 87-89. •

. 7. Анохина, Е.К. Продуктивность кукурузы в зависимости от приёмов возделывания / Е.К. Анохина, А.Г. Иняхин, С.А. Семина // Сборник работ молодых ученых Ш Междунар. науч.-практ. конф. «Молодые ученые в решений актуальных проблем науки». — Владикавказ, 2012. — С. 366-368.

Подписано в печать 1'). 11.13. Объем 1,31 усл. п.л. Тираж 100 экз.

. ___Заказ №812. _

Отпечатано с готового оригинал-макета в мини-типографии.

Свидетельство № 5551.

440600, г. Пенза, ул. Московская. 74.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Анохина, Елена Константиновна, Пенза

Министерство сельского хозяйства РФ ФБГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

На правах рукописи

04201 453977

Анохина Елена Константиновна

ПРОДУКТИВНОСТЬ КУКУРУЗЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ ВЫРАЩИВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ

СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель доктор с.-х. наук, профессор Семина С.А.

Пенза, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Роль удобрений в повышении продуктивности кукурузы

1.2. Влияние регуляторов роста на продуктивность сельскохозяйственных культур

Стр 3 6 6 14

2 УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Характеристика почвенно-климатических условий

2.2 Место проведения, схема опыта и методики лабораторных исследований

23

23

30

3. ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И РЕГУЛЯТОРОВ 38 РОСТА НА РОСТ И РАЗВИТИЕ КУКУРУЗЫ

3.1 Формирование листовой поверхности кукурузы в зависимости от 38 уровня минерального питания и регуляторов роста

3.2 Фотосинтетическая деятельность посевов кукурузы в зависимости 52 от уровня минерального питания и регуляторов роста

4 ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО УРОЖАЯ КУКУРУЗЫ 5 8

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

4.1 Влияние минеральных удобрений и регуляторов роста на биомет- 58 рические показатели кукурузы

4.2 Урожайность кукурузы в зависимости от уровня минерального 65 питания и регуляторов роста

4.3 Накопление пожнивно-корневых остатков кукурузы 78

4.4 Влияние минеральных удобрений и регуляторов роста на водный 81 режим и водопотребление кукурузы

5 ИЗМЕНЕНИЕ КОРМОВЫХ ДОСТОИНСТВ КУКУРУЗЫ В ЗАВИ- 88 СИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

5.1. Биохимический состав кукурузы

88

5.2 Изменение кормовой ценности кукурузы под влиянием минераль- 92 ных удобрений и регуляторов роста

5.3 Накопление микроэлементов в кукурузе в зависимости от приемов 103 возделывания

6 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ 111 ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА

ВЫВОДЫ 116

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 119

ЛИТЕРАТУРА 120

ПРИЛОЖЕНИЕ 139

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Среди кормовых культур большая роль в создании прочной кормовой базы принадлежит кукурузе, обеспечивающей животноводство грубыми и сочными кормами. Однако урожайность кукурузы в хозяйствах остается низкой, что отрицательно сказывается на рентабельности производства. Поэтому необходим поиск способов повышения продуктивности кукурузы.

Кукуруза относится к культурам весьма требовательным к пищевому режиму. Это связано с образованием большого объема вегетативной массы и потреблением значительного количества питательных элементов в относительно короткий период интенсивного роста растений.

Существенное значение в формировании продуктивности растений имеют регуляторы роста, которые стали важным элементом современных технологий производства сельскохозяйственной продукции. Важная роль в регуляции физиологических процессов, которая лежит в основе роста и развития растительных организмов, отводится фитогормонам. На сегодняшний день имеются многочисленные данные о разнообразии физиологических эффектов их соединений. Регуляторы роста растений способны, одновременно, стимулировать ростовые и генеративные процессы растений и повышать их адаптационные возможности в неблагоприятных условиях среды (Будыкина,

Синтез новых препаратов предполагает повышение их экологической безопасности и создание энергосберегающих технологий производства и применения. Регуляторы роста, из-за низких доз применения, можно отнести к малозатратным элементам агротехники, что делает их привлекательными с экономической точки зрения.

В связи с этим выбранное направление исследований является актуальным и своевременным.

Цель исследований. Цель работы заключается в научном обосновании некорневой обработки посевов регуляторами роста на различных фонах ми-

2007).

нерального питания для оптимизации продукционного процесса кукурузы, повышения урожайности и улучшения качества продукции на черноземах выщелоченных лесостепи Среднего Поволжья.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

- изучить особенности роста, развития растений кукурузы и определить динамику фотосинтетической деятельности в зависимости от уровня минерального питания и вида регулятора роста;

- определить эффективность различных норм минерального удобрения и действия регуляторов роста на урожайность кукурузы;

- выявить влияние минеральных удобрений и регуляторов роста на качество зеленой массы кукурузы;

- дать экономическую и энергетическую оценку изучаемым технологическим приемам возделывания кукурузы.

Научная новизна. На основе учета агроклиматических ресурсов лесостепи Среднего Поволжья на различных уровнях минерального питания изучено влияние некорневой обработки регуляторами роста на продуктивность раннеспелого гибрида кукурузы Катерина СВ. Определены особенности формирования фотосинтетического аппарата и элементов структуры урожая под влиянием минеральных удобрений и регуляторов роста. Установлено влияние минеральных удобрений и регуляторов роста на урожайность кукурузы. Выявлены закономерности формирования качества зеленой массы кукурузы в зависимости от нормы минерального удобрения и регуляторов роста.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований сельскохозяйственному производству предложены адаптивные, энергетически и экономически обоснованные технологические приемы для рационального применения удобрений и регуляторов роста при возделывании кукурузы на черноземах выщелоченных лесостепи Среднего Поволжья. Внедрение научных разработок в практику обеспечит получение зеленой массы кукурузы 49 т/га, сбор кормовых единиц 17,3 т/га, переваримого протеина 894 кг/га и выход обменной энергии 176,5 ГДж/га.

Ч

Основные положения, выносимые на защиту:

- особенности роста, развития и фотосинтетической деятельности раннеспелого гибрида кукурузы Катерина СВ в зависимости от приемов возделывания;

- формирование урожайности кукурузы в зависимости от приемов возделывания;

- влияние удобрений и регуляторов роста на кормовые достоинства ку-

- энергетическая и экономическая эффективность использования удобрений и регуляторов роста при возделывании кукурузы.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались на Всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России» (Пенза, 2011); «Инновационные идеи молодых исследователей для АПК России» (Пенза, 2011,2012); Международных научно-практических конференциях «Образование, наука, практика: инновационный аспект» (Пенза, 2011); «Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки» (Владикавказ, 2012); «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (Владикавказ, 2012).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 научных работах, одна из которых в изданиях по перечню, рекомендованному

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 138 страницах компьютерного текста, состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству, включает 19 таблиц, 10 рисунков, содержит 26 приложений. Список литературы содержит 186 наименований, в том числе 5 иностранных авторов.

курузы;

ВАК РФ.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Роль удобрений в повышении продуктивности кукурузы

В настоящее время в связи ускоренными темпами развития животноводства в нашей стране, главной задачей в сельском хозяйстве стало решение вопроса обеспеченности отрасли кормами, которую можно удовлетворить путём повышения продуктивности кормовых культур. Очень важно повышать урожайность зелёной массы, качество и питательность корма. Не последнее место среди кормовых культур занимает кукуруза. Так как кукуруза весьма требовательна к пищевому режиму, то получение планируемой урожайности и реализация потенциала растений возможно только при хорошей обеспеченности питательными веществами, которую можно достичь при внесении минеральных удобрений (Афендулов, 1965; Клюшников, 1971; Листопад, 1975; Володарский, 1986; Филин, 1994.).

Урожайность агрофитоценоза напрямую зависит от взаимного влияния водного и питательного режимов почвы, так как питательные вещества лучше поступают в растения в условиях достаточной влагообеспеченности, увеличивая эффективность применяемых удобрений (Ефимов, 1974; Кулик, 1966; Белов, 1969; Гадаев, 1973; Стулин, 1994; Лукин, Сушков, 2003). В исследованиях АЛ. Запорожченко (1978), А.И Агаркова. (1988), Н.В. Кузнецовой (1993), Т.Р. Толорая (2001), В.Н. Багринцевой и Г.Н. Сухоярской (2010) отмечено, что при оптимальном обеспечении почвы влагой растения кукурузы быстрее усваивают питательные вещества удобрений, что сказывается на повышении продуктивности посевов.

Кукуруза относится к культурам, весьма требовательным к пищевому режиму. 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. Этот вынос должен быть восполнен внесением в

почву минеральных удобрений (Агафонов, 1968; Андриеш, 1971; Агрономическая тетрадь, 1985; Володарский, 1986).

Как отмечает Н.И. Володарский (1986), кукуруза неравномерно потребляет питательные вещества из почвы в течение вегетации. Поглощение основных элементов питания (азота, фосфора и калия) идёт по одновершинной кривой и соответствует ходу накопления сухого вещества. Однако имеются характерные черты поступления в растение отдельных элементов питания. Различная скорость поступления в растения азота, фосфора и калия наблюдается уже на самых ранних этапах вегетации. В связи с этим, соотношение между ними в растении в течение вегетации постоянно меняется.

Основную роль в питании кукурузы играет азот, который в оптимальных дозах стимулирует рост и активность корневой системы, ускоряет развитие растений, формирование листовой поверхности, увеличивая продолжительность её деятельности, повышает количество хлорофилла, ускоряет синтез белков, способствует работе фотосинтетического аппарата растений и, в конечном итоге, влияет на формирование урожая и его качества (Кукуруза. Современная технология..., 2009; Симакин, 1988; Шевченко, 1997).

Недостаток азота снижает интенсивность усвоения других элементов минерального питания. При недостатке азота в начале вегетации замедляются ростовые процессы. Если растению недостаёт азота в критическую фазу развития, початки остаются небольшими в размере, вершина початка не заполнена зерном, содержание белка в зерне низкое. Избыток же азота задерживает созревание всего растения и зерна в частности (Кукуруза. Современная технология..., 2009).

Азот поглощается растениями в начале вегетации весьма интенсивно. Наибольшая скорость поглощения отмечается в период вымётывания -цветения початков, затем постепенно убывает. Прекращение поступления азота в растение отмечается после начала молочной спелости зерна (Володарский, 1986).

Повышение урожайности, а так же содержание белка в корме напрямую зависят от доз азотных удобрений. Так, при внесении 73 кг/га д.в. азота содержание протеина в зерне кукурузы увеличивается с 9,1 до 9,8 %, а урожайность зелёной массы - на 18,2 % (В1г1к 1ап.,1994).

Растения кукурузы усваивают азот в основном в виде нитрата или аммония, причем на ранних стадиях развития легче усваивается аммоний, на поздних - азот в виде нитратов. Внесение азота перед посевом или при посеве считается наиболее эффективной формой его использования (Кукуруза. Современная технология, 2009). Так, в исследованиях А.Н. Павлова (2007) внесение азота под предпосевную культивацию способствовало повышению урожайности зерна кукурузы на 2,5 т/га, а в подкормку на 4,0 т/га, а содержание сырого протеина увеличивалось на 2,8 %.

Возможны и подкормки азотными удобрениями. А.И. Елисеев (2009) в своих исследованиях выявил, что совместное действие листовой подкормки комплексными водорастворимыми удобрениями и корневой азотной подкормки привело к повышению урожайности зерна кукурузы до 81,0...84,4 ц/га, а азотная подкормка в фазе 5-6 листьев кукурузы приводит к увеличению высоты растений до 6 см.

Эффективность азотных удобрений проявляется при обеспеченности растений и другими элементами питания и, в первую очередь, фосфором и калием (МаппкоуюИ, 1999).

Фосфор играет большую роль в азотном обмене и синтезе белков, способствует ускоренному прорастанию семян, развитию растений, повышает их холодостойкость и засухоустойчивость. Фосфор поглощается растениями в значительно меньшем количестве, чем калий и азот. В растения кукурузы он поступает медленнее и равномернее, особенно в период от всходов до начала цветения. Затем фосфор поступает в растение более высокими темпами до конца вегетации. Наибольшее количество фосфора кукуруза использует во время формирования семян (Володарский, 1986; Кукуруза. Современная технология..., 2009).

Потребность в фосфоре возрастает в начале вегетации при холодной погоде из-за недостаточного поступления через слабо развитую корневую систему. Дефицит фосфора проявляется в фиолетово-пурпурной окраске растений, задержке их роста, початки остаются недоразвитыми, часто с мелким зерном и искривлёнными рядами, корневая система характеризуется мелким залеганием корней и недостаточной их разветвленностью. Следует учитывать, что последствия недостатка фосфора в ранние фазы развития растений кукурузы не могут быть полностью компенсированы внесением фосфорных удобрений в более поздние сроки (Агрохимия, 1989; Кукуруза. Современная технология..., 2009).

А.И. Агарков (1988), Э.Д. Адиньяев (1988), С.С. Андреенко (1969) в своих исследованиях указывают на высокий положительный эффект при внесении фосфора под основную обработку, в связи с его низкой подвижностью в почве.

Положительный эффект от внесения фосфорных удобрений отмечали в своих опытах И.С. Антонов, Г.И. Русинова, Н.К. Болт и др. (2000): при внесении фосфоритной муки урожайность зелёной массы кукурузы увеличивалась на 26,1 %.

Более эффективны совместные применения азотных и фосфорных удобрений (D.H. Khan, 1969). Так, в исследованиях Е.А. Карпачевой (2011) применение удобрений в дозе N180P90 привело к увеличению урожайности зерна кукурузы на 2,05 т/га. В опытах Е.А. Зениной Е.А. (2009) прибавка урожайности зерна кукурузы от внесения минеральных удобрений в дозе N150P75 составила 0,46.. .0,99 т/га.

В отличие от азота и фосфора, входящих в состав разнообразных соединений растения, калий практически целиком находится в клетках в виде растворимых солей. Он активно участвует в углеводном и белковом обмене веществ, повышает устойчивость растений к засухе, полеганию и грибным болезням, обеспечивает хорошую выполненность зерна, усиливает поступление азота в растения, его синтез в органические соединения. При недостатке

9

калия в начал вегетации замедляется рост растений , листья приобретают жёлто-зелёную окраску, кажутся непропорционально длинными по отношению к высоте растений. Края нижних листьев сначала бледнеют, затем становятся коричневыми, верхушки и края листьев высыхают как от ожога и отмирают. Початки образуются щуплыми, с плохо выполненным мелким зерном, верхушка початка заострена, с плохим наполнением или вообще без завязи (Циков, Матюха, 1989; Кукуруза. Современная технология..., 2009; Hakimi and al., 1973).

Калий поступает в растения кукурузы с первых дней появления всходов. Наиболее усиленно поступает в период появления всходов до фазы вымётывания и максимально потребляется за 10... 12 дней перед выбрасыванием нитей початков, в то время, как сухая масса продолжает интенсивно нарастать, причём растения усваивают ежедневно до 12 кг/га д.в. калия (Володарский, 1986; Кукуруза. Современная технология..., 2009).

Важным свойством является способность растения использовать элементы питания, накопленные в вегетативных органах, для формирования и налива зерна. С началом формирования зерна накопление сухого вещества в стеблях, а в фазе молочно-восковой спелости зерна и в листьях прекращается и начинается (одновременно с продолжающимся усвоением питательных веществ из почвы и в процессе фотосинтеза) усиленное перемещение питательных веществ из вегетативных органов в репродуктивные. Следовательно, при внесении удобрений питательные вещества используются более экономно. На формирование и налив зерна из других органов растения используется до 59 % азота, 36 % фосфора и 82 % калия (Володарский, 1986).

Д.А. Алтунин, J1.H. Салмин, JI.T. Шушарина (2001) подсчитали коэффициенты использования питательных веществ из внесённых удобрений на формирование урож