Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Реализация биоресурсного потенциала высокопродуктивных гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции в зависимости от условий увлажнения почвы в степной зоне Чеченской Республики

ВАК РФ 03.02.14, Биологические ресурсы

Автореферат диссертации по теме "Реализация биоресурсного потенциала высокопродуктивных гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции в зависимости от условий увлажнения почвы в степной зоне Чеченской Республики"

005059388

На правах рукописи

АМАЕВА АСЕТ ГАНИЕВНА

Реализация биоресурсного потенциала высокопродуктивных гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции в зависимости от условий увлажнения почвы в степной зоне Чеченской Республики

Специальность 03.02.14. - биологические ресурсы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 б т ¿313

ВЛАДИКАВКАЗ, 2013

005059388

Диссертационная работа выполнена в ГНУ «Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства» Российской академии сельскохозяйственных наук и ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет»

Научный руководитель - Адиньяев Эмануил Данаевич

Заслуженный работник Высшей школы РФ, заслуженный деятель науки Северо-Осетинской, Кабардино-Балкарской и Чеченской Республик, заведующий кафедрой земледелия и землеустройства Горского государственного аграрного университета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: Албегов Роман Борисович, доктор

биологических наук, профессор заведующий кафедрой землеустройства и кадастров Северо-Осетинского госуниверситета им. К.Л. Хетагурова

Мацаев Висайд Хумайдович,

кандидат биологических наук, доцент кафедры технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции агротехнологического института Чеченского государственного университета

Ведущая организация - ГНУ Всероссийский научно-исследовательский

институт кукурузы Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита диссертации состоится «¡gjT» мая 2013 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.023.04 при ФГОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет» по адресу: 362040, г. Владикавказ, ул. Кирова 37, Горский ГАУ, зал заседаний диссертационного совета. Тел./факс: (8672) 53-99-26; E-mail: gganbiores@mail.rii.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет», с авторефератом на официальном сайте w ww. gorsk.igau.ru.

Текст объявления о защите диссертации и автореферат диссертации отправлены в Минобрнауки РФ по адресу: référât vak@mon.gov.ru «__» апреля 2013 г.

Автореферат диссертации разослан « » апреля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент

Гревцова Светлана Алексеевна

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Проблема рационального использования природных ресурсов (почва, вода, солнечная энергия, растительный покров) и сокращение затрат энергии на производство единицы продукции является актуальной задачей науки и производства.

Учитывая, что кукуруза является высокоурожайной культурой и ценится хорошими кормовыми достоинствами и качественными показателями зерна, ей в последние годы уделяется все большее внимание. Кукуруза в настоящее время занимает не значительное место в структуре посевных площадей Чеченской Республики. Площади ее посевов за 2010-2012 гг. в республике составили всего 4,8-5,0 тыс. га с урожайностью 2,8-3,0 т/га. Однако благоприятные природные условия, широкое апробация новых высокопродуктивных гибридов, применение орошения в сочетании с внесением удобрений и средствами защиты растений, обусловливают существенное повышение биоресурсного потенциала, что является актуальной задачей науки.

Все это может быть реализовано только в том случае, если разработана, применительно к местным условиям, соответствующая технология, основанная на комплексе взаимосвязанных приемов ее возделывания. Эта технология должна обеспечивать максимальное использование биоресурсного потенциала новых гибридов при одновременном сохранении (повышении) плодородия почвы. Одним из ограничивающих урожай факторов в данных природных условиях является влагообеспеченность посевов. Бездождевые периоды часто составляют 20-25 и более дней, что приводит к нарушению физиологических процессов роста и развития кукурузы. Поэтому обеспечение растений влагой в течение всей вегетации должна рассматриваться как приоритетная задача повышение ее продуктивности.

Цель и задачи исследований заключались в установлении и решении лимитирующих урожай факторов, путях их преодоления для обеспечения устойчивой урожайности и повышении качества зерна. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

> апробировать новые высокопродуктивные гибриды различных групп спелости на богаре и при орошении;

> изучить изменения, происходящие в период вегетации, происходящие под влиянием водного режима почвы;

> определить общие и суточные расходы влаги растениями с целью дальнейшего прогнозирования их потребности в воде;

> изучить особенности роста, развития и фотосинтетической деятельности растений различных гибридов кукурузы в зависимости от уровня увлажнения почвы, внесения удобрений и их совместного влияния;

> определить урожай, качество зерна и его питательную ценность в зависимости от уровня увлажнения почвы в сочетании с внесением удобрений;

> рассчитать эффективность разработанных приемов, обеспечивающих существенное повышение урожая зерна в богарных и орошаемых условиях степной зоны;

г- проверить в условиях производства разработанные приемы для дальнейшего широкого внедрения их в производство.

Научная новизна исследований заключается в том, что впервые определен биоресурсный потенциал высокопродуктивных гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции в зависимости от условий увлажнения почвы в степной зоне Чеченской Республики

На защиту выносятся следующие положения:

> особенности водного режима гибридов кукурузы;

> рост и развитие различных по скороспелости гибридов в зависимости от водного режима и минерального питания;

> фотосинтетическая деятельность растений, использование ФАР посевами в процессе формирования урожая;

> продуктивность, структура урожая и качество зерна гибридов в зависимости от орошения, удобрений и их совместного применения;

> экономическая эффективность возделывания гибридов кукурузы в степной зоне Чеченской Республики.

Практическая ценность и реализация работы.

Определены наиболее адаптированные к степной (орошаемой) зоне Чеченской Республики гибриды кукурузы отечественной - КР-385МВ, КР-382МВ и зарубежной - ПР-37Б05, ПР-38А24 и ПР-38х67 селекции, способные к формированию урожая зерна порядка 10,2-12,4 т/га на орошении и 2,8 - 4,6 т/га - в условиях богары. Показаны условия формирования фотосинтетической деятельности растений при разных условиях увлажнения почвы, обеспечивающие высокопродуктивные посевы кукурузы.

Разработанные агротехнические приемы испытаны на площади 100 га на полях ГНУ Чеченского НИИСХ в 2011-2012 гг. и обеспечили получение чистого дохода с 1 га от 20,6-28,2 до 48,5-50,6 тыс. руб. с себестоимость 1 т зерна от 2,92 до 3,00 тыс. руб.

Апробация работы. Полученные результаты исследований докладывались на: заседаниях ученого совета ГНУ «Северо-Кавказский НИИ горного и предгорного сельского хозяйства», кафедрах защиты растений Чеченского государственного университета, общего и мелиоративного земледелия Горского государственного аграрного университета в 2010-2012 гг., первой международной дистанционной конференции ученых и аспирантов «Перспективы развития территории» (г. Цхинвал 2011г.); второй Всероссийской научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых «Молодые ученые агропромышленному комплексу» (Владикавказ 2011 г.); 3-й международной научно-практической конференции Горского ГАУ (по итогам НИР 2011г) «Перспективы развития АПК в современных условиях» (Владикавказ 2012 г.); второй ежегодной итоговой конференции профессорско-преподавательского состава Чеченского ГУ (Грозный 2013 г). По результатам исследований опубликовано 17 научных работ, в том числе 7 работы из перечня ВАК и получен патент на изобретение.

Личный вклад автора состоит в совместной (с научным руководителем) разработке схемы опытов и программы исследований, самостоятельном проведении полевых опытов, лабораторных анализах почв растений и зерна. Большинство данных (более 85%) получены автором, а часть из них имеет соавторство. Диссертант выражает признательность научным работникам и студентам, оказавшим практическую помощь в период исследований.

Место и годы проведения опытов. Работа выполнялась в 2010-2012гг. в ГНУ «Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства» и на кафедре общего и мелиоративного земледелия Горского ГАУ. Полевые опыты закладывались на полях ГНУ «Чеченский НИИСХ».

Экспериментальные исследования автора проведены по современным методикам, обработаны с помощью электронных таблиц Microsoft Excel.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 152 страницах и состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Она включает 31 рисунок, 32 таблицы в тексте и 42 в приложениях. Список используемой литературы насчитывает 141 наименований, в том числе 14 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Краткий обзор литературы

Разработка и внедрение в производство достижений науки и передового опыта - важный фактор повышения биоресурсного потенциала кукурузы (Толорая Т.Р.и др., 2012), важнейшим условием которого является всесторонний учет факторов жизни растений (Адиньяев Э.Д, Амаева А.Г., Палаева Д.О., Каварнукаева М.Х., Адаев Н.Л., 2012; Бетеев Г.В., Адиньяев Э.Д. Рогова Т.А., 2011; Азубеков Л.Х. 2011, Азубеков Л.Х., Темботов З.М..2012; Багринцева В.Н., 2011 и др.).

Анализ литературных источников показал, что для широкого внедрения достижений науки при возделывании кукурузы в Чеченской Республике необходимо: расширение орошаемых земель; обеспечение производства удобрениями; внедрение современных технологий с подбором высокопродуктивных гибридов для реализации биологического потенциала кукурузы различных групп спелости с одновременным сохранением плодородия почвы и повышением производства высококачественного зерна.

Глава 2. Условия, задачи и методика проведения исследований

Полевые опыты закладывались на полях ГНУ «Чеченский НИИСХ» (п. Гикало Грозненского района ЧР), а лабораторные анализы почв, растений, зерна -на кафедре общего и мелиоративного земледелия Горского ГАУ. Почвы опытного участка лугово-черноземные (с близким залеганием галечника), слабогуму-сированные, слабосмытые. Содержание гумуса в пахотном слое 3-5%. Верхние горизонты характеризуются средними запасами валового азота, небольшими фосфора и высокими - калия. Исследования по водно-физическим свойствам показали, что полевая влагоемкость метрового слоя почвы (НВ) составляет 27,7%. Остальные показатели характеризуются: объемная масса - 1,24 г/см3, плотность почвы - 2,73 г/см3, общая пористость - 51,8-54,8%, максимальная гигроскопичность 8,5-11,5%, влажность завядания -10,6-15,4% (Адиньяев Э.Д., Адаев Н.Л., 2006).

Основным источником пополнения естественных запасов почвенной влаги являются вегетационные поливы. В качестве нижнего порога увлажнения почвы была принята влажность в 0-60 см слое 70-80% НВ. Для поддержания заданной влажности проводилось от 3 до 4 вегетационных поливов в зависимости от погодных условий года.

Для посева были подобраны гибриды отечественной и зарубежной селекции различной скороспелости: Краснодарской селекции - среднеспелые КР-385МВ и КР-382МВ; Американской селекции - среднепоздний ПР-38А24 и позднеспелые - ПР-37Б05 и ПР-38Х67.

Опыт закладывался, как при естественном увлажнении почвы, так и при орошении в четырехкратной повторности с общей площадью делянок 48м2, учетной 28м2.

Расчет норм удобрений проводился балансовым методом.

Проводились следующие учеты, наблюдения и определения:

1. Фенологические - за ростом и развитием кукурузы в следующие фазы: всходы; 5-6 листьев; 10-11 листьев; выметывание метелок-цветение; молочная и полная спелости зерна;

2. За влажностью почвы - термостатно-весовым методом по тем же фазам: в горизонтах - 0-20, 20-40,40-60 см;

3. Площадью листьев - расчетным методом;

4. Накоплением сухой биомассы органами кукурузы (листьев, стебля, метелки, обертки, початка и целого растения) - весовым методом;

5. Определением фотосинтетического потенциала (ФП) и чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ).

6. Определением КПД фотосинтетически активной радиации (ФАР)

7. Учетом густоты стояния растений и початковости;

8. Структурным анализом урожая (длина и диаметр початка, количество рядов в початке и зерен в ряду, количество зерен в початке, массу початка и зерна, выход зерна, массу 1000 зерен, натуру зерна);

9. Химическим составом зерна (содержание азота, фосфора, калия, жира, крахмала, золы и тяжелых металлов);

10. Экономическую эффективность определяли - по типовым нормам.

11. Статистическая обработка результатов исследований проводилась методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985) с использованием компьютерных программ Microsoft Excel.

При закладке и проведении полевых опытов выдерживались требования методики опытного дела (Адиньяев Э.Д., Абаев А.А., Адаев H.JI., 2013) и методических указаний по возделыванию кукурузы.

Глава 3. Водный режим гибридов кукурузы

Нашими исследованиями установлено, что влажность почвы (в слое 0-60 см) при орошении была выше не поливных растений в фазы: выбрасывания метелки на 10,2-9,1%, молочной - на 16,1-15,5% и полной спелости зерна - на 16,3-15,2% НВ. К концу вегетации влажность почвы (в ср. за Зг) на богаре опускалась до 62,0% - 62,8%, а при орошении она составила 77,4-76,6% НВ, что обеспечило формирование полноценных початков с выполненным зерном.

Для поддержания влажности почвы не ниже 70-80% НВ в течение вегетации необходимо проводилось 3-4 полива по 500-800 м3/га с оросительной нормой 2050-2800 м3/га (табл.1).

За вегетацию кукуруза (в ср. за 3 г.) потребляла при орошении 5790-6135, а без полива - 3207-3473 м3/т. На долю атмосферных осадков приходилось 8082% от суммарного водопотребления в неполивных условиях и 54-57% - при орошении, а почвенных запасов - 17-18% и 5%. Удобрения изменяли величину водопотребления на 1,2-2,1%, а гибриды - на 8,7-9,2%.Установлено, что в условиях богары на образование 1т сухой биомассы (КВ) среднеспелые гибриды затрачивали 478, среднепоздний - 299 и позднеспелые - 346 м3 воды, а на 1 т зерна: 1128, 866 и 1487 м3/т.

1. Водопотребление различных по скороспелости гибридов кукурузы (при внесении М90Р120К60+ листовая подкормка)

Гибриды Годы Осадки Поливы Расход воды из почвы (0-60 см) Сум мар. водопотребление (Е) Коэфф. водопотребления (мТт)для:

nf/ra % к Е wYa % к Е муга %кЕ м3/га сухой массы зерна

Без полива

Среднеспелые (КР-382МВ, КР-385МВ) 2010 2074 77 - 604 23 2678 207 466

2011 2204 72 - 866 27 3070 583 1306

2012 3572 92 - 303 8 3875 272 1614

Сред. 2616 80 - 591 20 3207 354 1128

Среднелоздний (ПР38-А24) 2010 2080 76 - 652 24 2732 218 441

2011 2507 80 - 801 20 3308 286 689

2012 3732 92 - 321 8 4053 225 653

Сред. 2773 82 - 591 18 3364 243 594

Позднеспелые (ПР-37В05, ПР-38х67) 2010 2242 74 - 706 26 3026 250 509

2011 2507 75 - 824 25 3331 328 833

2012 3732 92 - 330 8 4062 290 1230

Сред. 2827 80 - 620 20 3473 289 857

При орошении

Среднеспелые (КР-382МВ, КР-385МВ) 2010 2080 39 2800 53 404 8 5284 264 402

2011 3134 52 2600 43 254 5 5988 328 583

2012 3835 62 2050 33 213 5 6098 179 448

Сред. 3016 51 2483 43 290 6 5790 257 477

Среднепоздний (ПР38-А24) 2010 2764 46 2800 47 410 7 5974 355 454

2011 3188 47 2600 48 276 5 6064 237 474

2012 3964 63 2050 32 234 5 6248 223 534

Сред. 3305 52 2483 42 306 5 6095 271 487

Позднеспелые (ПР-37В05, ПР-38х67) 2010 2989 49 2800 46 422 5 6065 367 526

2011 3198 53 2600 43 272 4 6070 261 583

2012 3964 63 2050 32 256 5 6270 236 597

Сред. 3383 55 2483 40 316 4 6135 288 568

При орошении КВ соответственно составил для сухой массы - 373, 376 и 430 м3, а зерна - 808; 709 и 824 м3/т. При внесении удобрений КВ был ниже на: 116 и 331 - у среднеспелых; на 105 и 222-у среднепозднего и на 142 и 256 м3/т - у позднеспелых гибридов.

Глава 4. Биоресурсный потенциал гибридов кукурузы

При подборе гибридов для конкретного региона надо учитывать наряду с благоприятным сочетанием биологических и хозяйственных признаков и способность их завершить вегетацию до наступления осенних заморозков.

Выявлено, что длина вегетационного периода в естественных условиях увлажнения составила: у среднеспелых гибридов - 106, среднепозднего - 110 и позднеспелых - 115 дней, а при орошении: 126; 136 и 143 дней. Удобрения не оказывали заметного влияния на длину вегетации.

Высота растений является важным признаком, по величине которой можно проследить динамику роста растений по фенологическим фазам, которая влияет на урожай зерна и зеленой массы кукурузы.

Динамит накопления сухой массы гибридами кукурузы в. ср. за 3 г, т/га

Рис. 1-5.

Рис. 1. гибрид КР-385МВ

w

Рис. 3. Гибрид ПР-38А24

25 15 10 5 0 / f [ Н без удоб. Iferl Удобрение-горошени

30-1 25 20 15 10 5-' 0+- Рис.4. Гибрид ПР-37Б05

без удов. удобрение ' 1 орошение Удобрение+орошение

30 25 20 15 10 5 L Рис. 5. Гибрид ПР-38х67 щя

без удоб. всходы а 5-6 листьев удобрение □ 10-11 листьев О еымет I ывание — цветение ■ молоч INfil Удобрение »орошение ная спелость □ полная спелос

Без полива и удобрений (в ср.за 3 г.) наибольшая высота растений - 184,3 см была у гибрида ПР-38А24, минимальная - 140,0 см - у гибрида КР-385МВ, а при внесении удобрений -188,3 см и 145,3 см. При орошении высота растений у Краснодарских гибридов была на 99,7-100,0 см больше, а Американских -на 53,7-62,4см. При сочетании орошения с внесением удобрений она составила 268,6 см (ПР-38А24) и 255,3 см (ПР-38х67).

В фазе полной спелости зерна наибольшим накоплением сухой биологической массы в естественных условиях увлажнения выделялся гибрид ПР-38А24 (14,30) т/га, а наименьшим - гибриды КР-385МВ и ПР-37Б05 (10,9-11,1 т/га). При внесении удобрений соответственно: 16,1 и 12,8 - 15,0 т/га. Только за счет проведения поливов прирост сухого вещества составил: у среднеспелых гибридов - 11,4, а у позднеспелых 6,3 - 7 т/га, а при совместном действии орошении и удобрений соответственно по гибридам: 15,7; 15,4; 10,3; 9,0 и 10,2 т/га (рис. 1,2,3,4, 5).

Влияние условий увлажнения почвы и удобрений на динамику площади листьев у гибридов кукурузы (ср. за 2010-2012 гг.), тыс. м2/га Рис. 6-10.

Внесение удобрений на поливе оказывало положительное влияние на фотосинтетическую деятельность растений.

В среднем за 2010-2012 гг максимальная площадь листьев на богаре без удобрений у отечественных гибридов составила 22,0 и 22,8 тыс. м2/га, а у иностранных - 26,0 и 24,0 тыс.м2/га. При внесении удобрений она увеличивалась на 1,7- 1,2 тыс.м2/га.

При проведении поливов увеличивалась площадь листьев у гибридов на' КР-385МВ - 22,6; КР-382МВ - 21,2; ПР-38А24 - 17,0; ПР-37Б05 и ПР-38х67 - 18,0 тыс.м2/га. При сочетании орошения с удобрением максимальная площадь листьев составила: у среднеспелых гибридов - 46-46 2 тыс.м2/га; у среднепозднего - 45,0 тыс.м2/га и у позднеспелых гибридов - 44 тыс.м2/га (рис. 6, 7, 8, 9, 10).

Суммарный фотосинтетический потенциал (ФП) на богаре составил: у среднеспелых гибридов 1196,9 - 1261,7; среднепозднего - 1590,4 и позднеспелых -1373,0-1452,6 тыс.м2/га х дней - без внесения удобрений, а с удобрением выше на: 46,4-51,8; 136,4 и 158,6-27,3 тыс. м2/гахдней (табл. 2). Поливы оказывали существенное влияние на формирование ФП, превысив контрольные посевы на 2046,0-2588,5 тыс. м2/га х дней.

^Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) изменялась в онтогенезе растений. Она быстро возрастала в период наибольшего развития листовой поверхности, а затем снижалась, достигая вторичного своего максимума в период налива зерна.

2. Формирование ФП гибридами кукурузы в зависимости от орошения и удобрений (ср. за 2010-2012г), тыс. м2/га ' дней

Гибриды Варианты СП си А ЇЗ 5 I 5-6 листьев -10-11 листьев 10-11 листьев -цветение Цветение-молочная спелость Молочная-полная спелость Сумма за вегетацию

Без полива

КР-385МВ без удоб. 40,82 150,5 411,0 381,6 213,0 1196,92

"ЛЛ. 44,73 130,2 397,0 416,4 255,0 1243,33

КР-382МВ без удоб. 40,82 147,7 418,0 403,2 252,0 1261,72

М9оРігЛо 48,64 137,9 410,0 432,0 285,0 1313,54

ПР-38А24 без удоб. 54,28 177,1 480,0 504,0 375,0 1590,38

67,73 189,0 510,0 540,0 420,0 1726,73

ПР-37Б05 без удоб. 60,03 171,5 450,0 432,0 259,5 1373,03

н/л 62,44 179,2 480,0 480,0 330,0 1531,64

ПР-38Х67 без удоб. 56,12 171,5 451,0 456,0 318,0 1452,62

"«ЛЛ. 65,89 182,0 480,0 492,0 360,0 1579,89

При орошении

КР-385МВ без удоб. 40,80 272,7 887,5 1226,4 1358,0 3785,40

44,64 284,4 937,5 1288,0 1440,0 3994,54

КР-382МВ без удоб. 40,80 271,8 887,5 1218,0 1340,0 3758,10

48,61 284,4 925,0 1276,8 1424,0 3958,81

ПР-38А24 без удоб. 54,30 264,6 837,5 1176,0 1304,0 3636,40

МЛЛ. 67,69 287,1 900,0 1246,0 1360,0 3860,79

ПР-37Б05 без удоб. 60,10 251,1 806,2 1148,0 1280,0 3545,40

ЧоР.Л 62,45 267,3 850,0 1204,0 1346,0 3729,75

ПР-38Х67 без удоб. 56,15 256,5 825,0 1162,0 1280,0 3579,65

65,90 275,4 875,0 1218,0 1350,0 3784,30

При сочетании орошения с внесением удобрений средний показатель ЧПФ за вегетацию составил соответственно по гибридам КР-385МВ-7,42; КР-382МВ-7,58; ПР-38А24-5,56; ПР-37Б05-6,04; ПР-38Х67-6,38 г/м2 сутки.

Самый высокий среднесуточный прирост сухого вещества на богаре (422,7 - 545,3 кг/га) отмечен у гибридов в период от 5-6 до 10-11 листьев, а затем - от цветения до молочной спелости зерна (539,4 - 678,6 кг/га).

Большое влияние на увеличение суточных приростов сухого вещества оказывало орошение, когда возрастала ассимиляционная поверхность растений и увеличивалась продуктивность фотосинтеза.

Количество аккумулированной энергии ФАР неразрывно связано с нарастанием сухой биомассы растениями и приходом солнечной энергии.

Исследования показали, что в начальные периоды роста и развития растений из-за относительно небольших размеров листовой поверхности количество аккумулированной энергии в урожае было незначительным и колебалось по гибридам от 8,66 до 12,89 - без удобрений и от 14,74 до 16,21 млн. МДж - при внесении удобрений.

В богарных условиях в урожае аккумулировалось от 182,6-185,9 до 214,4216,1 солнечной энергии, при орошении - от 373,6-376,9 до 477,4-474,1 млн. МДж./га, а при сочетании поливов и удобрений - 402,04-422,15 млн.МДж./га. Наибольшее количество энергии на богаре утилизировалось зарубежными гибридами, а при орошении - отечественными.

КПД ФАР за вегетацию на богаре составил: у среднеспелых гибридов -2,10-2,21%, среднепозднего - 2,32 и позднеспелых - 2,23-2,18%. Удобрения повышали КПД ФАР - на 0,12-0,36%.

Глава 5. Продуктивность и качество зерна кукурузы

Формирование урожая зерна кукурузы зависит от сочетания многих факторов, среди которых орошение и применение удобрений в засушливой зоне являются главными (табл. 3). Выявлено, что в естественных условиях увлажнения

- без полива и применения удобрений, средняя урожайность среднеспелых гибридов составила соответственно 2,3-2,8, среднепозднего - 4,2 и позднеспелых

- 2,5 и 3,4 т/га. Из отечественных гибридов выделялся гибрид КР-382МВ, а из зарубежных ПР-38А24 и ПР-8х67.

3.Продуктивность различных по скороспелости гибридов кукурузы в зависимости от орошения и внесения удобрений, т/га

Гибриды Урожайность, т/га

2010 г. 2011 г. 2012 г. ср. за 3 г.

При орошении

без уд. УДОбр. без уд. удобр. без уд. удобр. без уд. удобр.

КР-385 МВ 9,1 13,4 6,7 10,2 9,4 13,6 8,4 12,4

КР-382 МВ 8,7 13,0 6,9 10,5 9,0 12,8 8,2 12,1

ПР-38А24 7,1 11,0 9,3 12,8 8,7 11,7 8,3 11,6

ПР-37В05 7,0 11,6 6,8 9,2 7,8 9,8 7,2 10,2

ПР 38x67 5,8 10,4 8,4 12,0 8,7 11,3 7,6 11,2

Без полива

КР-385 МВ 4,6 5,8 1,3 1,7 1,0 2,4 2,3 3,3

КР-382 МВ 4,6 5,7 1,9 2,8 2,1 2,9 2,8 3,8

ПР-38А24 5,7 6,2 3,7 4,8 3,3 6,2 4,2 5,7

ПР-37В05 3,7 5,2 2,4 2,9 1,5 3,3 2,5 3,8

ПР 38x67 5,2 6,7 3,9 5,1 1,1 1,5 3,4 4,4

НСР„ 0,14 0,19 0,21

При орошении использование ФАР кукурузой повышалось на 0,30 - 1,0%, а при внесении удобрений - на 0,61-1,0% и 1,26-1,22%.

4. Химический состав зерна кукурузы под влиянием орошения и удобрений (вер. за2010-2012гг.)

Гибриды Крахмал, % | Протеин, % Жир, % Зола, % г£ г О. аг о" ¡«Г Сбор с 1 га, т

Крахмала га о. Сырого протеина Кормовых ед..

При орошении, без удобрений

КР-385МВ 63,4 7,9 4,30 1,02 1,27 0,02 0,28 5,3 0,36 0,67 11,1

КР-382МВ 61,5 8,2 4,58 1,08 1,32 0,02 0,21 5,0 0,38 0,68 10,8

ПР-38А24 72,2 8,8 4,39 1,13 1,41 0,02 0,26 6,0 0,36 0,73 11,0

ПР-37В05 70,8 8,2 5,07 1,00 1,32 0,02 0,26 5,1 0,37 0,59 6,5

ПР-38х67 63,1 8,0 4,72 1,08 1,29 0,02 0,27 4,8 0,59 0,61 10,0

Без полива, без удобрений

КР-385МВ 54,4 8,0 4,71 1,19 1,29 0,02 0,19 1,3 0,11 0,18 3,0

КР-382МВ 52,9 8,6 3,78 1,07 1,38 0,02 0,43 1,5 0,11 0,24 3,7

ПР-38А24 58,3 8,8 3,57 1,29 1,41 0,02 0,21 2,5 0,15 0,37 5,5

ПР-37В05 60,5 8,6 4,38 1,09 1,39 0,03 0,19 4,4 0,11 0,22 3,3

ПР-38х67 55,7 8,6 4,46 1,15 1,38 0,02 0,18 4,2 0,15 0,29 4,5

При орошении (МЖР|ИКЮ+ листовая подкормка)

КР-385МВ 66,4 9,1 4,50 1,10 1,47 0,03 0,28 8,2 0,56 1,14 16,4

КР-382МВ 64,7 8,8 3,35 1,11 1,42 0,03 0,21 7,8 0,41 1,07 16,0

ПР-38А24 71,1 9,1 4,33 1,12 1,46 0,03 0,26 8,3 0,50 1,06 15,3

ПР-37В05 68,4 9,3 4,06 1,43 1,49 0,02 0,26 7,0 0,41 0,95 13,5

ПР-38х67 67,1 8,8 4,34 1,50 1,41 0,03 0,27 7,5 0,49 0,99 14,8

Без полива (М^Р^К,.^ листовая подкормка)

КР-385МВ 62,7 8,3 4,08 1,19 1,33 0,03 0,25 2,1 0,13 0,27 4,4

КР-382МВ 59,2 9,2 4,13 0,95 1,48 0,03 0,25 2,3 0,16 0,35 5,0

ПР-38А24 66,2 8,0 3,73 1,32 1,29 0,03 0,27 3,8 0,21 0,46 7,5

ПР-37В05 61,3 9,3 3,98 1,36 1,50 0,04 0,26 2,3 0,15 0,36 5,0

ПР-38х67 59,3 9,0 4,30 1,34 1,44 0,03 0,29 2,6 0,19 0,40 5,8

5. Содержание тяжелых металлов в зерне гибридов кукурузы под влиянием орошения и удобрений (ср. за 2010-2012гг), мг/кг.

Гибриды Си Ре * Мп

При орошении, без удобрений

КР-385МВ 1,92 24,71 27,34 5,30

КР-382МВ 2,47 22,85 31,74 5,00

ПР-38А24 1,94 28,60 33,12 5,22

ПР-37В05 1,70 22,87 34,51 4,56

ПР-38х67 1,88 22,02 25,93 3,82

Без полива, без удобрений

КР-385МВ 1.59 22,29 26,54 4,85

КР-382МВ 1,73 20.39 19,42 4,85

ПР-38А24 2,50 26,76 24,88 5,78

ПР-37В05 2,46 20,83 21,29 6,56

ПР-38Х67 2,10 22,81 20,29 4,97

При орошении (МИР1ИКИ)+ листовая подкормка)

КР-385МВ 1,55 15,94 15,57 5,14

КР-382МВ 1,43 14,95 17,80 3,92

ПР-38А24 1,43 13,91 13,89 4,00

ПР-37В05 2,11 22,50 11,89 3,92

ПР-38Х67 1,58 15,31 25,51 3,35

Без полива^ Р120Кео+ листовая подкормка)

КР-385МВ 1,40 16,11 10,84 3,79

КР-382МВ 1,29 18,50 12,08 3,57

ПР-38А24 1,74 18,28 14,23 3,57

ПР-37В05 1.26 18,70 14,59 3,83

ПР-38х67 1,16 19,18 14,77 3,74

ГЩК, мг/кг 10 110 50 50

Внесение удобрений повышало урожай зерна гибридов на 1,0-1,5 т/га. За счет генотипических особенностей гибридов кукурузы обеспечивалась прибавка урожая на 1,3-2,4 т/га зерна. Из гибридов Краснодарской селекции наибольший урожай зерна - 3,8 т/га был получен у КР-382 МВ, а Американской - у ПР-38А24 - 5,7 т/га

В условиях орошения без внесения удобрений Краснодарские гибриды обеспечили получение 8,2-8,4 т/га, а Американские - ПР-38А24 - 8,3 т/га. В условиях орошения на фоне удобрений выделялся гибрид Краснодарской селекции КР-385МВ - 12,4 т/га, а из Американских - ПР-38А24 и ПР-38х67 соответственно с урожаем зерна - 11,6-11,2 т/га.

В орошаемых условиях за счет активизации почвенных процессов и мобилизации подвижных форм питательных веществ, все структурные показатели урожая (длина и диаметр початка, масса початка и количество зерен в нем, масса 1000 зерен) были выше, что повышало также сбор крахмала, жира, протеина и кормовых единиц с 1 га.

Большое внимание при производстве зерна кукурузы отводится качеству зерна, учитывая ее продовольственное, кормовое и техническое значение (Адиньяев Э.Д., 1988). Наши данные, полученные по качеству зерна, приведены в таблице 4.

При орошении содержание азота в зерне было ниже, чем на богаре, однако сбор сырого протеина с 1 га был выше из-за более высокого урожая. Без внесения удо-

брений сбор сырого протеина у отечественных гибридов составил 0,67-0,68 т, а у иностранных - от 0,59 до 0,73 т/га. Сочетание орошения с применением удобрений повышало сбор сырого протеина у отечественных гибридов на 0,39-0,47 т (составив 1,07-1,14 т/га), ау иностранных- на 0,33-0,46 т (составив 0,95-1,06 т/га).

Выявлено, что при орошении сбор крахмала увеличился (без удобрений) до 5,3 т/га у отечественных гибридов и до 6,0 т/га у иностранных. Сочетание орошения и удобрений обеспечило сбор крахмала до 7,8-8,2 т/га у отечественных гибридов, а у иностранных до 7,0-8,3 т/га.

Гибриды кукурузы мало отличались по содержанию жира в зерне. Наибольшее его содержание в условиях богары составило - 4,71%, а при орошении - 5,07%, обеспечив сбор его с 1 га соответственно от 0,11 - 0,21 до 0,36-0,56 т. В богарных условиях наибольший выход кормовых единиц (до 5,5 т/га) установлен у гибрида ПР-38А24 без внесения удобрений и до 7,5 т/га при внесении ^0Р,г0К60+ листовая подкормка. При орошении сбор кормовых единиц гибридами отечественной селекции составил от 10,8-11,1 до 16,0-16,4 т/га, а зарубежными - от 6,50-11,0 до 13,5-15,3 т/ га. Самый высокий сбор кормовых единиц из гибридов Краснодарской селекции выявлен у гибрида КР-385 МВ (16,4т), а из Американской -у ПР-38А24 (15,3т).

Разработанная технология производства зерна кукурузы предполагает исключения загрязнения почвы, поверхностных и грунтовых вод, воздуха токсическими веществами, нарушающими биологическое равновесие экологической среды. Поэтому она предусматривает применение небольших норм азотных удобрений, не загрязняющих грунтовые воды нитратами. Однако эта технология не исключают применения быстро детоксицируемых гербицидов, не накапливающихся в растениях (Адиньяев Э.Д., 1988). Именно использование агротехнических приемов является актуальной задачей при производстве экологически безопасной продукции (табл.5).Наибольшим содержанием меди, железа, цинка и марганца в зерне кукурузы отличались гибриды иностранной селекции при естественном увлажнении почвы без внесения удобрений. В условиях орошения содержание их существенно снижалось. Относительно высоким содержанием тяжелых металлов выделялся гибрид ПР-38А24. Общее содержание меди (ср.за 3 г) в зерне изучаемых гибридов было ниже ПДК в 4,0-8,6 раза, железа - в 3,8-7,9, цинка - в 1,4 -3,0 и марганца - в 9,4-14,0 раз.

6. Экономическая эффективность возделывания различных гибридов кукурузы

Экономическая эффективность возделывания кукурузы на зерно зависела от биоресурсного потенциала возделываемых гибридов.

Самая низкая себестоимость зерна без орошения (4,58 -5,65 тыс. руб./т) и высокий процент рентабельности (154-124%) установлены у гибридов Американской селекции (ПР-38А24 и ПР-38х67.) Возделывание гибридов Краснодарской селекции (КР-385МВ, КР-382МВ) в богарных условиях степной зоны Чеченской Республики на лугово-черноземных почвах является не целесообразным и экономически не выгодным.

В орошаемых условиях, наиболее высокопродуктивными и экономически целесообразными являлись гибриды КР-385МВ и КР-382МВ. Себестоимость 1 т зерна у них составила от 2,92 до 3,00 тыс. руб., а условно - чистый доход - без удобрений - 20,6-28,2, а с удобрением - 48,5-50,6 тыс. руб./га. Рентабельность производства достигла от 134 до 140%. Каждый дополнительный рубль, вложенный в технологию, дал чистую прибыль 2,1-2,5 руб. Менее эффективным было возделывание иностранных гибридов - ПР-38А24, ПР-38х67 и особенно ПР-37Б05.

Выводы

1. Природные условия степной зоны Чеченской Республики (на лугово-чер-ноземных почвах) благоприятны для возделывания гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции и позволяют получать в орошаемых условиях урожаи зерна порядка 10,2-12,4, а на богаре 2,8-4,2 т/га за счет разработанных агротехнических приемов возделывания.

2. В орошаемых условиях получение указанных урожаев возможно при проведении 3-4 вегеиационных поливов с нормами по 500-800 м3/га, обеспечивающие поддержания нижнего порога увлажнения почвы не ниже 70-80% НВ в течение всей вегетации. При этом размер оросительной нормы составляет от 2050 до 2800 м3/га.

Выявлено, что суммарное водопотребление составляет при орошении - от 5790 до 6135, а без полива - от 3207 до 3473 м3/га, из которых надолю атмосферных осадков приходится 82-83% в неполивных условиях и 54-57% - при орошении, почвенных запасов -17-18% и 5%.

3. В неполивных условиях на образование 1т сухой биомассы (КВ) среднеспелые гибриды затрачивали 478, среднепоздний - 299 и позднеспелые - 346 м3 воды, а на 1 т зерна: 1128, 866 и 1487 м3/т. При орошении КВ соответственно составил: 373, 376 и 430 м3, а зерна - 808; 709 и 824 м3/т. При внесении удобрений КВ был ниже на: 116 и 331 - у среднеспелых; на 105 и 222-у средне-позднего и на 142 и 256 м3/т - у позднеспелых гибридов.

4. Максимальная площадь листьев на контроле (без полива и удобрений) у отечественных гибридов составила - 22,0-22,8 тыс. м2/га, а у иностранных

- 24,0 - 26,0 тыс.м2/га. При внесении удобрений она увеличивалась - на 1,21,7 и 2,0 тыс.м2/га. Орошение способствовало увеличению площади листьев у: среднеспелых гибридов-на 22,6-21,2; среднепозднего - на 17,0 и позднеспелых

- на - 18,0 тыс.м2/га. При совместном влиянии орошения и удобрений она соответственно составила: 46-46,2 ;45,0 и 44 тыс.м2/га;

5. Суммарный фотосинтетический потенциал (ФП) на богаре составил: у среднеспелых гибридов 1196,9-1261,7; среднепозднего -1590,4 и позднеспелых -1373,0-1452,6 тыс.м2/га х дней - без внесения удобрений, а с удобрением выше на: 46,4-51,8; 136,4 и 158,6-27,3 тыс. м2/га х дней.

Поливы оказывали существенное влияние на формирование ФП, превысив контрольные посевы на 2046,0 - 2588,5 тыс. м2/га х дней.

Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) изменялась в онтогенезе растений. Она быстро возрастала в период наибольшего развития листовой поверхности, а затем снижалась, достигая вторичного своего максимума в период налива зерна. При сочетании орошения с внесением удобрений средний показатель ЧПФ за вегетацию составил соответственно по гибридам КР-385МВ-7,42; КР-382МВ-7,58; ПР-38А24-5,56; ПР-37Б05-6 04-ПР-38Х67-6,38 г/м2 сутки.

6. В богарных условиях в урожае аккумулировалось от 182,6-185,9 до 214,4 -216,1 солнечной энергии при орошении - от 373,6-376,9 до 477,4474,1 млн. МДж./га, а при сочетании поливов и удобрений - 402,04-422 15 млн.МДж./га. Наибольшее количество энергии на богаре утилизировалось зарубежными гибридами, а при орошении - отечественными.

КПД ФАР за вегетацию на богаре составил: у среднеспелых гибридов -2,10-2,21%, среднепозднего - 2,32 и позднеспелых - 2,23-2,18%. Удобрения повышали КПД ФАР - на 0,12-0,36%.

При орошении использование ФАР кукурузой повышалось на 0,30-1,0%, а при внесение удобрений на 0,61-1,0% - 1,26-1,22%.

7. На богаре урожайность зерна (в ср.за Зг) Краснодарских гибридов была от 2,3 до 2,8 т, а Американских - от 2,5 до 4,2 т/га. Удобрения повышали урожай отечественных гибридов на 1т, а зарубежных на 1-1,5 т/га. При орошении (без удобрений) урожайность отечественных гибридов повысилась на 6,1 и 5,4 т/га, зарубежных - на 4,1; 4,7 и 4,2 т/га, а при совместном их влиянии дополнительно на: 4,0; 3,9; 3,3; 3,0 и 3,6 т/га.

8. В условиях оптимальной влагообеспеченности посевов и внесении удобрений улучшались элементы структуры урожая (длина и диаметр початка, масса початка и количество зерен в нем, масса 1000 зерен) и повышался сбор крахмала, жира, протеина и комовых единиц.

Без полива сбор крахмала у отечественных гибридов составил от 1,3-1,5 т до 2,1-2,3 т, а зарубежных - от 2,3-3,8 до 2,5-4,4 т/га, а при орошении - 5,3-6,0 т/га. При сочетании орошения с удобрением он достигал до 7,8-8,2 т/га у гибридов Краснодарской селекции, а у Американских - до 7,0-8,3 т/га

При орошении содержание азота в зерне было ниже, чем на богаре, а сбор сырого протеина - выше. Без удобрений сбор сырого протеина у отечественных гибридов составил 0,67-0,68 т, а у иностранных - от 0,59 до 0,73 т/га. Сочетание орошения с удобрением повысило сбор протеина у отечественных гибридов на 0,39-0,47 т, а у иностранных - на 0,33- 0,46.

Гибриды кукурузы мало отличались по содержанию золы и жира в зерне. Наибольшее содержание жира на богаре составило 4,71%, а при орошении -5,07%, а сбор его с 1 га от 0,11-0,21 до 0,36-0,56 т.

В богарных условиях наибольший выход к.ед. (от 5,5 - до 7,5 т/га) выявлен у гибрида ПР-38А24. Самый высокий сбор к.ед. при орошении из гибридов Краснодарской селекции установлен у гибрида КР-385 МВ (16,4т), а из Американ-ской-уПР-38А24 (15,3т).

9. Наибольшим содержанием меди, железа, цинка и марганца в зерне кукурузы отличался гибрид иностранной селекции ПР-38А24 на богаре.

Среднее содержание меди (ср.за 3 г) в зерне изучаемых гибридов было ниже ПДК в 4,0-8,6 раза, железа-в 3,8-7,9, цинка-в 1,4 -3,0 и марганца- в 9,4-14,0 раз.

10. Экономическая эффективность возделывания кукурузы зависела от биоресурсного потенциала гибридов и условий возделывания.

Себестоимость зерна без полива составила - 4,58 -5,65 тыс. руб./т, рентабельность- 154-124% у Американских гибридов (ПР-38А24 и ПР-38х67). Возделывание гибридов Краснодарской селекции (КР-385МВ, КР-382МВ) в богарных условиях оказалось не целесообразным и экономически не выгодным.

В условиях орошения экономически эффективными оказались отечественные гибриды - КР-385МВ и КР-382МВ с себестоимостью зерна от 2,92 до 3,00 тыс. руб./т и условно -чистым доходом от 20,6 - 28,2 (без удобрений) до 48,550,6 (с удобрением) тыс. руб./га. Рентабельность производства составила 134140%. Каждый дополнительно - вложенный рубль в технологию, дал чистую прибыль 2,1-2,5 руб. Менее эффективным было возделывание гибридов -ПР-38А24, ПР-38х67 и особенно ПР-37Б05.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Для реализации биоресурсного потенциала гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции и получение урожаев зерна (порядка 10,2 - 12,4 т/ га) на лугово-черноземных почвах степной зоны Чеченской Республики необходимо:

а) высевать среднеспелые (КР-385МВ и КР-382МВ) и среднепоздний (ПР-38А24) гибриды;

б) проводить 3-4 вегетационных полива по 500 - 800 м3/га, обеспечивающие поддержание влажности почвы не ниже 75-80% НВ в течение вегетации;

в) вносить расчетную норму удобрений: осенью - под зяблевую вспашку (Р120К6<>)> азотные (1^,) - весной под культивацию + (Ы30) в подкормку - в фазу 3-5 листьев с дополнительным проводением листовой подкормки баковой смесью - кристалона (Зкг/га), брексила Ъл (0,15 кг/га) и карбамида (7 кг/га) в фазе 5-7 листьев.

Список опубликованных работ по теме диссертации

в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ:

1. Адиньяев Э.Д. Использование природных ресурсов гибридами отечественной и зарубежной селекции в различных зонах Северной Осетии и Чеченской республики. / Т.А. Рогова, В.В. Бирагова, А.Г. Амаева, М.Х. Каварнукаева, О.Д. Палаева, Н.Л. Адаев // Известия ФГОУ ВПО «ГГАУ». - 2011. Часть 1 - Т 48-С. 5-10. ' '

2. Адиньяев Э.Д. Влияние предпосевных обработок почвы на продуктивность гибридов кукурузы. / А.Г. Амаева, О.Д. Палаева, М.Х. Каварнукаева, Н.Л. Адаев // Известия ФГОУ ВПО «ГГАУ». - 2011. Часть 2. - Т. 48 - С. 17-21.

3. Адиньяев Э.Д. Водопотребление гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции в степной зоне Чеченской республики. / А.Г. Амаева, О.Д. Палаева, М.Х. Каварнукаева, Н.Л. Адаев // Известия ФГОУ ВПО «ГГАУ» -2011. Часть 2.-Т. 48-С. 12-17

4. Адиньяев Э.Д. Приемы повышения урожая и качества зерна гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции. / А.Г. Амаева, О.Д. Палаева, М.Х. Каварнукаева, Н.Л. Адаев // Известия ФГОУ ВПО «ГГАУ». - 2012 Часть 1-2.-Т. 49-С. 7-11.

5. Амаева А.Г. Влияние водного режима и удобрений на продуктивность и качество зерна различных гибридов кукурузы в условиях степной зоны ЧР./ Э Д Адиньяев // Известия ФГОУ ВПО «ГГАУ». - 2012. Часть 3. - Т. 49 - С. 50-52.

6. Амаева А.Г. Влияние условий увлажнения почвы на биоресурсный потенциал высокопродуктивных гибридов кукурузы различной спелости в степной зоне Чеченской республики. / М.Х. Каварнукаева, Н.Л. Адаев // Известия ФГОУ ВПО «ГГАУ». - 2013. Часть 1. - Т. 50 - С. 31-38.

7. Адиньяев Э.Д. Влияние биоресурсного потенциала гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции в зависимости от сроков внесения гербицидов в орошаемых условиях степной зоны Чеченской республики. / М.Х. Ка-

варнукаева, А.Г. Амаева, О.Д. Палаева // Известия ФГОУ ВПО «ГГАУ». - 2013. Часть 1.-Т. 50-С. 38-44.

8. Адаев Н.Л., Адиньяев Э.Д., Амаева А.Г., Палаева Д.О., Каварнукаева М.Х. Способ возделывания кукурузы. Патент РФ №2011115442/13 (022938). //-2012.

в других изданиях:

9. Адаев Н.Л. Рациональное использование природных ресурсов в целях повышения продуктивности кукурузы в степной зоне ЧР. / Э.Д. Адиньяев, А.Г. Амаева, Д.О.Палаева, М.Х. Каварнукаеа // Вестник Чеченского ГУ. - 2009. Выпуск 1. -Грозный.-С. 148-153. п.л. 0.38/0.08.

10. Каварнукаева М.Х. Влияние сроков внесения гербицидов на продуктивность различных гибридов кукурузы. / О.Д. Палаева, А.Г. Амаева, Н.Л. Адаев, Э.Д. Адиньяев // Вестник научных трудов молодых ученых ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет».-2011. Выпуск 48. - Владикавказ. -С. 8-11..

11. Амаева А. Г. Фотосинтетическая деятельность и продуктивность гибридов кукурузы в зависимости от внесения удобрений и орошения. / О.Д. Палаева, М.Х. Каварнукаеа, Э.Д. Адиньяев // Вестник научных трудов молодых ученых ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет».-2011. Выпуск 48. - Владикавказ. - С. 11-13.

12. Палаева О.Д. Зависимость урожая зерна кукурузы от количества предпосевных обработок почвы. / А.Г. Амаева, М.Х. Каварнукаеа, Э.Д. Адиньяев // Вестник научных трудов молодых ученых ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет».-2011. Выпуск 48. -Владикавказ. -С. 13-15.

13. Адиньяев Э.Д. Продуктивность кукурузы в условиях лесостепной зоны Чеченской республики в зависимости от сроков внесения гербицидов. / А.Г. Амаева, О.Д. Палаева, М.Х. Каварнукаеа, Н.Л. Адаев // 1-я Международная дистанционная конференция ученых и аспирантов «Перспективы развития территории». 2011,-Цхинвал.-С. 15-18.

14. Адиньяев Э.Д. Экономическая эффективность возделывание кукурузы в зависимости от сроков сева (количество предпосевных культивации почвы). / А.Г. Амаева, О.Д. Палаева, М.Х. Каварнукаеа, Н.Л. Адаев // Материалы МНПК, поев. 75-летию, проф. Дзанагова С.Х. - 2012. Владикавказ. - С.152-155.

15. Адиньяев Э.Д. Влияние сроков сева на продуктивность зерна кукурузы в степной зоне ЧР). / А.Г. Амаева, О.Д. Палаева, М.Х. Каварнукаеа, Н.Л. Адаев // Материалы МНПК, поев. 75-летию, проф. Фарниева А.Т. - 2012. Владикавказ. С. 83-85.

16. Палаева Д.О. Формирование урожая зерна кукурузы при разных сроках сева в степной зоне Чеченской Республики. А.Г. Амаева, М.Х. Каварнукаеа, Э.Д Адиньяев, Н.Л. Адаев // Вестник научных трудов молодых ученых ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет».-2012. Выпуск 49. - Владикавказ.-С. 37-39..

17. Амаева А. Г. Зависимость урожая и качества зерна гибридов кукурузы от внесения удобрений и орошения в условиях степной зоны ЧР. Н.Л.Адаев // II ежегодная итоговая конференция профессорско-преподавательского состава Чеченского ГУ. - 2013. - Грозный. - С. 223-227.

Лицензия ИД № 00003 от 27.08.99 г.

Подписано в печать 22.04.13. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитур Тайме. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз.

Отпечатано в ИПЦ СОИГСИ им. В.И. Абаева

ВНЦ РАН и Правительства РСО-Алания 362040, PCO-А, г. Владикавказ, пр. Мира, 10

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Амаева, Асет Ганиевна, Владикавказ

ГНУ «Северо - Кавказский научно - исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства» Российской академии

сельскохозяйственных наук ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет»

0420135Ьь ■ ?

на правах рукописи

АМАЕВА АСЕТ ГАНИЕВ

УДК: 633.15; 57;631.6;581.132.1

Реализация биоресурсного потенциала высокопродуктивных гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции в зависимости от условий увлажнения почвы в степной зоне

Чеченской Республики

Специальность: 03.02.14. - биологические ресурсы

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель - Заслуженный работник Высшей школы РФ, Заслуженный деятель науки Северо -Осетинской, Кабардино -Балкарской и Чеченской Республик, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Адиньяев Э.Д.

Владикавказ - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.......................................................................................3

Глава 1. Состояние изученности исследуемых вопросов

(обзор литературы)........................................................................8

Глава 2. Условия, задачи и методика проведения исследований...........21

2.1. Агрометеорологические условия в годы исследований......................21

2.2. Показатели плодородия почвы опытного участка.................................25

2.3.Технология возделывания гибридов кукурузы..................................27

2.4. Цель и задачи исследований..........................................................................29

2.5. Программа исследований и схема опыта........................................30

2.6. Расчет нормы минеральных удобрений, поливных и оросительных норм........................................................................................................................33

2.7. Расчет солнечной энергии...........................................................35

2.8. Учеты и наблюдения в посевах....................................................35

Глава 3. Водный режим гибридов кукурузы.....................................38

3.1. Динамика влажности почвы........................................................39

3.2. Водопотребление растений.........................................................45

Глава 4. Биоресурсный потенциал гибридов кукурузы........................51

4.1 .Вегетационный период................................................................51

4.2. Рост и развития растений.............................................................55

4.3. Динамика площади листьев и фотосинтетического потенциала............62

4.4. Чистая продуктивность фотосинтеза..............................................68

4.5. Суточные и абсолютные приросты биомассы...................................69

4.6. Использование ФАР посевами.....................................................72

4.7.Коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза...................79

Глава 5. Продуктивность и качество зерна гибридов кукурузы.............83

5.1. Влияние орошения и удобрений на урожай зерна гибридов.................83

5.2. Структура урожая в зависимости от изучаемых приемов....................85

5.3. Качество и питательная ценность зерна..........................................88

Глава 6. Экономическая эффективность возделывания различных

гибридов кукурузы.......................................................................98

Выводы....................................................................................103

Рекомендации производству.........................................................106

Список литературы.....................................................................107

Приложения........................................................................121-152

Введение

Актуальность темы. Проблема рационального использования природных ресурсов (почва, вода, солнечная энергия, растительный покров) и сокращение затрат энергии на производство единицы продукции является актуальной задачей науки и производства.

Учитывая, что кукуруза является высокоурожайной культурой и ценится хорошими кормовыми достоинствами и качественными показателями зерна, ей в последние годы уделяется все большее внимание. Кукуруза в настоящее время занимает не значительное место в структуре посевных площадей Чеченской Республики. Площади ее посевов за 2010 -2012 гг. в республике составили всего 4,8 - 5,0 тыс. га с урожайностью 2,8 -3,0 т/га. Однако благоприятные природные условия, широкое апробация новых высокопродуктивных гибридов, применение орошения в сочетании с внесением удобрений и средствами защиты растений, обусловливают существенное повышение биоресурсного потенциала, что является актуальной задачей науки.

Все это может быть реализовано только в том случае, если разработана, применительно к местным условиям, соответствующая технология, основанная на комплексе взаимосвязанных приемов ее возделывания. Эта технология должна обеспечивать максимальное использование биоресурсного потенциала новых гибридов при одновременном сохранении (повышении) плодородия почвы. Одним из ограничивающих урожай факторов в данных природных условиях является влагообеспеченность посевов. Бездождевые периоды часто составляют 20-25 и более дней, что приводит к нарушению физиологических процессов роста и развития кукурузы. Поэтому обеспечение растений влагой в течение всей вегетации должна рассматриваться как приоритетная задача повышение ее продуктивности.

Цель и задачи исследований заключались в установлении и решении

лимитирующих урожай факторов, путях их преодоления для обеспечения

3

устойчивой урожайности и повышении качества зерна. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

> апробировать новые высокопродуктивные гибриды различных групп спелости на богаре и при орошении;

> изучить изменения, происходящие в период вегетации, происходящие под влиянием водного режима почвы;

> определить общие и суточные расходы влаги растениями с целью дальнейшего прогнозирования их потребности в воде;

> изучить особенности роста, развития и фотосинтетической деятельности растений различных гибридов кукурузы в зависимости от уровня увлажнения почвы, внесения удобрений и их совместного влияния;

> определить урожай, качество зерна и его питательную ценность в зависимости от уровня увлажнения почвы в сочетании с внесением удобрений;

> рассчитать эффективность разработанных приемов, обеспечивающих существенное повышение урожая зерна в богарных и орошаемых условиях степной зоны;

> проверить в условиях производства разработанные приемы для дальнейшего широкого внедрения их в производство.

Научная новизна исследований заключается в том, что впервые определен биоресурсный потенциал высокопродуктивных гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции в зависимости от условий увлажнения почвы в степной зоне Чеченской Республики для чего:

> изучена влажность почвы по основным фазам роста и развития растений с установлением общего и суточного потребления влаги;

> определено влияние условий увлажнения почвы на формирование площади листьев, ф.отосинтетического потенциала и чистой продуктивности фотосинтеза в условиях богары и орошения;

> установлено влияние поливной воды и удобрений на величину урожая зерна различных по скороспелости гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции;

> определена эффективность (экономическая) размещения посевов кукурузы на богарных и орошаемых лугово - черноземных почвах степной зоны республики.

На защиту выносятся следующие положения:

> влияние условий увлажнения почвы на водопотребление гибридов кукурузы различных групп спелости;

> характеристика показателей вегетационного периода гибридов кукурузы в зависимости от условий увлажнения почвы и удобрений;

> формирование площади листьев, фотосинтетического потенциала и чистой продуктивности фотосинтеза на богаре и орошении;

> поступление и аккумулирование солнечной энергии посевами различных гибридов кукурузы в зависимости от условий увлажнения почвы;

> урожая зерна, его структура и качество продукции в зависимости от орошения, внесения удобрений и их совместного применения;

> экономическая оценка возделывания отечественных и зарубежных гибридов кукурузы в степной зоне Чеченской Республики на орошении и богаре.

Практическая ценность и реализация работы Определены наиболее адаптированные к степной (орошаемой) зоне Чеченской Республики гибриды кукурузы отечественной - КР-385МВ, КР-382МВ и зарубежной - ПР-37Б05, ПР-38А24 и ПР-38х67 селекции, способные к формированию урожая зерна порядка 10,2-12,4 т/га на орошении и 2,8 - 4,6 т/га - в условиях богары. Показаны условия формирования фотосинтетической деятельности растений при разных условиях увлажнения почвы, обеспечивающие высокопродуктивные посевы кукурузы.

Разработанные агротехнические приемы испытаны на площади 100 га на полях ГНУ Чеченского НИИСХ в 2011-2012 гг. и обеспечили получение

5

чистого дохода с 1 га от 20,6 - 28,2 до 48,5 - 50,6 тыс. руб. с себестоимость 1 т зерна от 2,92 до 3,00 тыс. руб.

Апробация работы. Полученные результаты исследований докладывались на: заседаниях ученого совета ГНУ Северо - Кавказский НИИ горного и предгорного сельского хозяйства, кафедрах защиты растений Чеченского государственного университета, общего и мелиоративного земледелия Горского государственного аграрного университета в 2010-2012 гг., первой международной дистанционной конференции ученых и аспирантов «Перспективы развития территории» (г. Цхинвал 2011г.); второй Всероссийской научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых «Молодые ученые агропромышленному комплексу» (Владикавказ 2011 г.); 3-й международной научно-практической конференции Горского ГАУ (по итогам НИР 2011 г) «Перспективы развития АПК в современных условиях» (Владикавказ 2012 г.); второй ежегодной итоговой конференции профессорско-преподавательского состава Чеченского ГУ. (Грозный 2013 г). По результатам исследований опубликовано 17 научных работ, в том числе 7 работы из перечня ВАК и получен патент на изобретение.

Личный вклад автора состоит в совместной (с научным руководителем) разработке схемы опытов и программы исследований, самостоятельном проведении полевых опытов, лабораторных анализах почв растений и зерна. Преобладающее большинство данных (более 85%) получены автором, а часть из них имеет соавторство. Диссертант выражает признательность научным работникам и студентам, оказавшим практическую помощь в период исследований.

Место и годы проведения опытов. Работа выполнялась в 2010-2012гг. в Северо -Кавказском научно - исследовательском институте горного и предгорного сельского хозяйства и на кафедре общего и мелиоративного земледелия Горского ГАУ. Полевые опыты закладывались на полях ГНУ Чеченского НИИСХ.

Экспериментальные исследования автора проведены по современным методикам, обработаны с помощью электронных таблиц Microsoft Excel.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 152 страницах и состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Она включает 31 рисунков, 32 таблиц в тексте и 42 в приложениях. Список используемой литературы насчитывает 141 наименований, в том числе 14 иностранных авторов.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ИССЛЕДУЕМЫХ ВОПРОСОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

Кукуруза - важнейшая зерновая культура в России. По данным Всероссийского НИИ кукурузы сегодня потребность страны в зерне кукурузы - около 10 млн. тонн (Сотченко B.C., Горбачева А.Г., 2011). Разработка и внедрение в производство достижений науки и передового опыта, в частности современных технологий возделывания с минимальными затратами труда, позволяющей резко снизить трудоемкость, затраты денежно-материальных средств и себестоимость произведенной продукции - важный фактор повышения урожайности сельскохозяйственной культуры (Толорая Т.Р, Малаканова В.П., Ломовской Д.В. и др., 2012).

По мнению многих ученых (Адиньяев Э.Д., Рогова Т.А., Марзоев К.В., Амаева А.Г., 2011; Азубеков Л.Х., Темботов З.М., 2012, Хайруллин А.Н., 2012), при современном уровне механизации и мелиорации, применении средств защиты растений и удобрений, можно получать высокие урожаи кукурузы на зерно при минимальных затратах труда и средств. Для этого необходимо сосредоточить внимание на внедрении современной системы технологических мероприятий, особенно тех, которые направлены на максимальное улучшение водного режима почвы, условий питания растений, уничтожение сорняков в посевах, обеспечение оптимальной густоты посевов, высококачественного ухода за растениями и, наконец, подбора высокопродуктивных гибридов.

Высокие питательные и кормовые достоинства, кукурузы обеспечили ей одно из ведущих мест среди зерновых культур. По посевным площадям в мировом земледелии (138,7 млн. га) она занимает третье место (после риса и пшеницы). Основные производители кукурузы на зерно - США (28млн. га), Китай (24,5 млн. га), Бразилия (11,9 млн. га), Мексика (7,2 мнл. га), Индия (6,2 млн. га). В нашей стране площадь, занятая под кукурузой на зерно, колеблется от 580 - 900 тыс. га. Основные площади кукурузы в России,

прежде всего, предназначены, для получения силоса, хотя во многих регионах она является одной из самых высокоурожайных зерновых культур.

Сбор только зерна кукурузы в США превышает сбор всех зерновых культур в России более чем в 4 раза (Фирсова И. П., Соловьев A.M., Трифанова М.Ф., 2006). По данным Воеводина О.В. (2011) средняя урожайность зерна кукурузы в мире составляет 3,7 т, а зеленой массы - 25-40 т, а высокая соответственно - 5,5 т и 80 - 100 т/га.

В то же время, зерно кукурузы широко используется в пищевой и перерабатывающей промышленности. Из кукурузного зерна получают муку, крупу, хлопья, спирт, искусственный мед, патоку, уксусную кислоту, ацетон, глицерин, различные красители и т.д. В хлебобулочном и кондитерском производстве кукурузную муку применяют для приготовления рассыпчатого печенья, бисквитов, кексов. Кукурузные початки чаще сахарных сортов, в фазе молочной спелости варят и потребляют как овощной продукт. Зерно лопающейся кукурузы широко используется для приготовления воздушной кукурузы, которая служит основой для многих кондитерских изделий.

Кукуруза - хорошее сырье для ряда отраслей перерабатывающей промышленности. Из кукурузного зерна вырабатывают крахмал, глюкозу, спирт, патоку, высококачественное масло, которое используют в пищу и для технических целей. Из кукурузного масла получают витамин Е, аскорбиновую и глютаминовую кислоты.

При рассмотрении разнообразных достоинств кукурузы следует указать на ее большое агротехническое значение. Она, как пропашная культура, при надлежащем уходе за посевами способствует очищению полей от сорняков, а при содержании междурядий в чистом и рыхлом состоянии улучшает гидротермический и биохимический режимы почвы. Кукуруза, убранная в молочно-восковой спелости на силос, является лучшим предшественником для озимых колосовых, а при уборке на зерно - хороший предшественник для яровых колосовых (В.Н. Самыкин, В.Д. Соловиченко, И.Е Солдат, и др. 2011).

Кукуруза - идеальный объект для фундаментальных и прикладных научных исследований. Она, по мнению многих ученых в генетическом плане одно из наиболее изученных культурных растений (Л.Х. Азубеков, З.М. Темботов, 2012).

Для улучшения кукурузы, а также в целях охраны окружающей среды от загрязнения наряду с традиционными методами появилась возможность использования новейших приемов из области генной инженерии. Создание международным сообществом ученых генетически модифицированных организмов (ГМО) и, в частности, трансгенных растений - величайшее научное открытие последних лет двадцатого столетия.

Основные усилия крупнейших биотехнологических компаний, занимающихся созданием трансгенных растений, направлены на получение методами генной инженерии сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к вирусным заболеваниям (Григоров М.С., Ефентьев А.Н., 2011).

В растениеводстве таких стран, как США, Аргентина, Канада и Китай трансгенные растения заняли значительное место - 35,7; 11,8; 3,2 и 1,5 млн. га, соответственно (AGROW, 2002). Общемировой рынок трансгенных растений, выращиваемых в 13 странах (по прогнозам) в 2010 г. достиг уже 20 млрд. долларов.

Таким образом, учитывая многостороннее использование кукурузы, ее промышленное, фуражное и агротехническое значение необходимо не только приостановить уменьшение площадей посева под нею, но и способствовать резкому расширению ее с одновременным созданием материально-технической базы и разработкой научно - обоснованных рекомендаций для успешного возделывания этой культуры.

По мнению ряда ученых в условиях Северного Кавказа экономически выгодно возделывание на зерно среднеранние, среднеспелые и среднепоздние гибриды кукурузы. При этом рекомендуется товаропроизводителям во всех зонах иметь гибриды кукурузы разных групп спелости с тем, чтобы рационально распределять нагрузку на технические средства. Вместе с тем

10

основными факторами, влияющими на продуктивность кукурузы, являются не только гибриды с разной продолжительностью вегетационного периода, но и минеральное питание растений, температурные условия, влагообеспеченность почвы и растений (Адиньяев Э.Д., 1988; Адиньяев Э.Д., и др. 2010,2012).

Кукуруза является основной зернофуражной культурой, возделываемой на орошаемых землях. В . настоящее время в условиях объективно -ограниченных р�