Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Система удобрения гибридов кукурузы различного срока созревания на темно-каштановой почве Ростовской области

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Батаков, Андрей Анатольевич, п. Персиановский

/э • - i

A f - ,

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДОНСКОЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУ ДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТТ A TTTt А А "Я. Г ТМ ГТЛ /ЛТТТ T/~ST X

Г1/\ I ii'/\D/\A ГУАиХ ШЪИ

БАТАКОВ АНДРЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

/^ТГЖ^ППЖТ» ЯГ A "Ttt 7 TV ЛПГ Я чн "НТПТГЪТГ"Н" ПГЧПьТГЪ ~1ГЛТв 7~W /•'ЧК TffcТГ ТГ ТПЬ А ПЫГ"Ш" jr^T-í

ILMIb 1 L VIA У/^иыхиил 1 ИЫИДиВ КУНУГУ Jbi rAJHUI U

СРОКА СОЗРЕВАНИЯ НА ТЕМНО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЕ

РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

л/" A i А ГЧЧЛкЖГТЖИ 91 : rfT

UO.U1.U1 - Al гилимил

TFTX jT4 ¿гчт^-тът А W ВТ ж

ДИН^ЬГ 1А1ДММ

НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

ДОКТОР СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

ТХ А X ЛГГ I I

пяул, игичлсл^С^г

А ТГ~1 А -Ж». Ж^ЖТ^ГЧьТГШ "П ТПк

Al ÜJ. п.

п. ИЕРСИАНОВКИЙ - 1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ................................................6

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................9

1.1. Значение азота, фосфора, калия и цинка в питании кукурузы......... 9

1.2. Влияние макро и микроудобрений на урожайность и качество кукурузы........................................................................................16

1.3 Зависимость эффекта удобрений от обеспеченности почвы

влагой и элементами питания...............................................................21

1.4 Особенности питания и удобрения гибридов различного срока созревания......................................................................................26

2. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ...............32

2.1. Методика исследований............................................32

2.2. Почва опытных участков..................V.. .."...........................34

2.3. Климат и погодные условия в годы исследований........................37

3. ДИНАМИКА ПРОДУКТИВНОЙ ВЛАГИ В ПОЧВЕ ПОД КУКУРУЗОЙ...43

4. СОДЕРЖАНИЕ И ДИНАМИКА ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ПОЧВЕ

ПОД КУКУРУЗОЙ...........................................................................48

4.1 Динамика минерального азота в почве.......................................48

4.2 Фосфатный режим почвы. Обеспеченность цинком......................63

4.3 Калийный режим почвы.........................................................71

5. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ ВЕГЕТАТИВНОЙ МАССЫ КУКУРУЗЫ........................................................................76

6. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ КУКУРУЗЫ..................81

7. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ.......................95

8. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА ВЫНОС И БАЛАНС И, Р205 И К20 В СИЛОСНОЙ МАССЕ И ЗЕРНЕ КУКУРУЗЫ.........................................103

9. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ ПОД ГИБРИДЫ КУКУРУЗЫ....................118

9.1 Биоэнергетическая эффективность......................................... Л18

9.2 Экономическая эффективность...............................................123

ВЫВОДЫ.....................................................................................128

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ....................................................131

ЛИТЕРАТУРА...............................................................................132

ПРИЛОЖЕНИЯ..............................................................................152

Кукуруза — одна из важнейших высокоурожайных культур разностороннего использования. Внесение оптимальных доз удобрений - самое эффективное и быстродействующее средство повышения ее урожайности.

Б настоящее время получили большое распространение в хозяйствах Ростовской области американские гибриды кукурузы, обеспечивающие стабильно высокие урожаи силосной массы и зерна. Эти гибриды были выведены для возделывания в зонах неустойчивого увлажнения, сходных с почвенно-климатическими условиями Северного Кавказа. Недостаточно изучены их биологические особенности и отзывчивость на применение удобрений.

Последние диссертационные работы, но изучению минерального питания кукурузы в Ростовской области, были выполнены 20-25 лет назад (Агафонов Е.В., 1974; Тюленев Ф.В., 1979). Авторы работали на обыкновенном черноземе с гибридами, которые уже не возделываются, так как за это время поступило в производство много новых гибридов отечественной и зарубежной селекции. Среди работ, выполненных в последние годы на юге бывшего СССР, следует отметить исследования Пламадяла В.И. (1987) - на карбонатных черноземах Молдавии, Игнатьева С. А. (1995) - на обыкновенном мощном черноземе Ростовской области, но разработка системы удобрения различных гибридов не являлась целью последней работы, это был лишь фрагмент в общей технологии выращивания культуры. На каштановых почвах в Ростовской области такие ис-

оттатгао оттиа иа ттплил гтттгч:

Наиболее слабым местом в научных исследованиях является изучение особенностей питания сортов и гибридов кукурузы различного срока созревания. Изучение этого вопроса помогло бы решить многие проблемы дифференцированного подхода к построению системы удобрений на основе данных о влагообеспеченности, содержании минерального азота, подвижного фосфора,

ооменного калия в почве и других конкретных условии возделывания этой

шгпхтхтгт J ш 1 у рш.

Существующие рекомендации по внесению удобрений под кукурузу не учитывают биологических особенностей сортов и гибридов, которые отличаются неодинаковой длинной вегетационного периода, характером потребления питательных веществ, комплексом погодных условий в течение вегетации и, соответственно, по-разному отзываются на внесение удобрений. Б частности

ил ттллфо'гАтти А атАттг лгттлттохтгч питттоитга 15 оал* тта тгаттткт таг по ттаитагст лоттт. _

и^ди^лал \ ^ л-Ч^АЛЛ-Г иш^иишту ал А. ^хиил ач/тлч/^^и'Ш и и^д^иш! Ч/Ч^ЛАА/ "

скош хозяйства Ростовской области (1986, 1991, 1996). Слабо отражены, также, отличия в системах удобрения кукурузы на силос и зерно.

_ _ ______ __ _____.»гт_..____________ _____ ____ _

иьщал лагаа1 г.гш 1йла гаьу1ь1

Г^ 111 к ЖГ А А ■» /»ГГПГ*-ЖЪ_*"ЖЖ~ЧГЖГ*"ЖТГ {* А ЖЧ к Г'/ЧТ'Т ж

Актуальность темы, о настоящее время в гостовскои ооласти широкое распространение получили высокоурожайные гибриды зарубежной, в том числе, американской селекции, пригодные для возделывания в засушливых условиях Северного Кавказа. Их биологические особенности, отзывчивость на применение удобрений в данной зоне практически не изучены.

Существующие рекомендации по применению удобрений не учитывают различий в объеме и характере потребления питательных веществ гибридами с неодинаковым вегетационным периодом. Слабо отражены также отличия в системах удобрения кукурузы на силос и зерно.

Поэтому разработка дифференцированной системы удобрения гибридов кукурузы различного срока созревания, учитывающей их реакцию на обеспеченность почвы элементами питания и влагой, которая создает условия для максимальной продуктивности посевов и эффективности удобрений - актуальная проблема исследований.

Цель и задачи исследований, цель наших исследований состояла в изучении особенностей питания и в разработке системы применения минеральных удобрений под среднеспелый, ереднепоздний и позднеспелый гибриды кукурузы на темно-каштановой почве Ростовской области. Б основные задачи исследований входило:

1. Изучить влияние минеральных удобрений на содержание минерального азота, подвижного фосфора, обменного калия, подвижного цинка в

ттлтгоа и иу тттли7 т> тдгтитлз тэ^гдтоттгт ^/ш/т/отт 1Ш ХЛ. ИЛ Д ги 1С41У1П АЛ 1 АХА А-» ^ 1 «14^111

г. у становить деисгвие удоорении на рост и развитие растении кукурузы

в течение вегетации, урожайность силосной массы и зерна при различных сочетаниях экологических факторов.

3. Выявить изменения химического состава надземной массы кукурузы, потребление, вынос элементов питания с урожаем и их баланс в зависимости от режима питания и условий влагообеспеченности.

4. Установить направленность и степень действия минеральных удобрений на качество зерна и силоса различных гибридов кукурузы.

5. Определить экономическую и биоэнергетическую эффективность применения удобрений.

6. Разработать систему применения минеральных удобрений под кукурузу в зависимости от скороспелости гибридов, направления их использования и погодных условий конкретного года.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности изменения содержания в почве под кукурузой продуктивной влаги, минерального азота, подвижного фосфора, обменного калия под действием удобрений и погодных условий.

2. Особенности потребления элементов питания гибридами кукурузы

различной скороспелости в зависимости от влагообеспеченности и содержания питательных веществ в почве.

3. Система применения минеральных удобрений под гибриды кукурузы различного срока созревания и направления использования.

4. Оптимальные уровни обеспеченности различных гибридов кукурузы подвижным фосфором и минеральным азотом.

5. Сравнительный анализ биоэнергетической и экономической эффективности применения удобрений.

Научная новизна. Научная новизна исследований заключается в:

1. Впервые на темно-каштановой почве Ростовской области дана сравнительная характеристика отзывчивости трех различных но скороспелости гибридов кукурузы на минеральные удобрения.

2. Изучены особенности потребления элементов питания гибридами кукурузы в зависимости от обеспеченности влагой и питательными веществами.

3. Установлены оптимальные уровни содержания в почве подвижного фосфора и минерального азота.

Практическая значимость. На основе экспериментальных данных разработана дифференцированная система применения минеральных удобрений под гибриды кукурузы на темно-каштановой почве, учитывающая их биологические особенности, содержание элементов питания в почве, влагообеспечен-ность и направление выращивания - на зерно или силос.

Производственная проверка и реализация результатов исследований.

Производственная проверка результатов исследований была проведена в 1997 году на полях ПСХ «Маркинское», в 1998 году на полях ЗАО «им. Ленина» Цимлянского района Ростовской области, что подтверждается актами внедрения.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы доложены на студенческой конференции в ДонГАУ в 1998 году, на студенческой конференции в Санкт-Петербургском государственном университете в 1999 году. По материалам диссертации опубликовано 4 работы, в том числе: 1 информационный листок, 1 статья и 2 тезисов докладов.

Кукуруза (Zea mays) относится к семейству злаковых, подсемейству про-совидных (Panicoidae), маисовых (Maydeae). Это однодомное раздельнополое растение с соцветиями двух родов.

По длине вегетационного периода кукурузу принято разделять на несколько групп: раннеспелая -•■ 80-90 дней (на главном стебле за это время вырастает 10-12 листьев), среднеранняя - 91-100 дней (12-14 листьев), среднеспелая - 101-115 дней (14-16 листьев), среднепоздняя - 116-130 дней (16-18 листьев), позднеспелая - 131-150 дней (18-20 листьев), очень позднеспелая более 150 дней (более 20 листьев) (Калинин М. С., Ильин М. И., 1962; Третьяков Н. Ы., Шкурпела И. А., 1985; Агрономическая тетрадь возделывания кукурузы но интенсивной технологии в Ростовской области, 1986, Посыпанов Г. С. и др., 1995).

Такая, градация справедлива лишь в том случае, если все группы кукурузы высевают в одних и тех же условиях. Б противном случае лочвенни-климатические условия и географическое расположение меняют продолжительность вегетационного периода. Так в опытах Айбы Г. Г. (1960) средне- и позднеспелые американские гибриды стали в условиях Абхазии ранне- и среднеспелыми (Иванов Н. П., 1974).

Для своего роста и развития кукуруза, как м многие другие культуры, требует определенных условий внешней среды: света, тепла, влаги, питания и других. Оптимальными условиями погоды для кукурузы Уоллес Т., Брессман Е. (1955) считают такие, когда в мае-августе температура нарастает с 18.2 до 22.7 °С, а ежемесячное количество осадков - с 87.5 до 112 мм. В засушливой зоне Северного Кавказа температурный режим соответствует требованиям кукурузы, а осадков выпадает в два раза меньше.

В фазу 6-7 листьев масса растений кукурузы составляет всего 1.5-2.0 % массы взрослого растения. До этого момента она не так чувствительна к засухе. С фазы 7-8 листьев происходит усиленный прирост зеленой массы и повышается потребность во влаге. Критический период начинается за 10 дней до выметывания и заканчивается через 20 дней после него (Грушка Я., 1965). Лапшина А. И., Мосолов И. Б. (1967) считают, что-для формирования урожая силосной кукурузы первостепенное значение имеет обеспеченность почвы водой с фазы 7-9 листьев до выметывания, на урожай зерна наиболее влияет увлажнение в последующие месяцы.

Б результате многочисленных, исследований, проведенных в различных зонах нашей с фаны и за рубежом, было установлено, что для кормового пи тания и образования высоких урожаев кукуруза нуждается в больших количествах азота, фосфора, калия, кальция, магния, серы, железа в малых количествах марганца, бора, меди, цинка и других микроэлементов (Авдонин Н. С., 1972; Магницкий К. П., 1972; Mariakulandai A. et. ai., 1975; Нарциссов Б. П., 1976; Ягодин Б. А., 1989).

С урожаем 60-70 ц/га зерна или 500-600 ц/га зеленой массы кукуруза выносит из почвы 150-180 кг азота, 50-60 кг фосфора и 150-200 кг калия (Булай А. Т., Кудзин Ю. К., 1975; Ванников В. Д., Минеев В. Г., 1977).

При этом, чем лучше условия для произрастании кукурузы, тем экономичнее она расходует элементы питания на образование единицы сухого вещества. Одна из особенностей питания кукурузы ----- неравномерное поглощение соединений азота, фосфора и калия по фазам вегетации (Трепачев Е. П., 1966; Володарский Н. И., 1975).

Кукурузы способна лучше многих других культур мобилизовывать и усваивать питательные вещества из почвы. Выделения ее корневой системой углекислого газа, яблочной кислоты и других веществ значительно улучшает биологическую активность азотфиксирующих бактерий почвы. Мощная, силъ-норазветвленная корневая система поглощает питательные вещества из боль-

шого объема почвы, чем многие другие культуры (Ефимов И. Т., 1974). Однако кукуруза весьма требовательна к условиям: почвенного плодородия (Володарский Н. И., 1975; Смирнов П. М., 1984).

Азот - один из основных элементов, необходимых для растений. Он входит в состав всех простых и сложных белков, которые являются главной составной частью цитоплазмы растительных клеток, и в состав нуклеиновых кислот РНК и ДНК, играющих исключительно важную роль в обмене веществ в организме (Лебедев С. И., 1988).

Азот интенсифициру ет синтез белков кукурузы, наращивание листовой поверхности, увеличивает продолжительность ее деятельности, количество хлорофилла в листьях, усиливает рост растений. Недостаток азота замедляет и подавляет эти процессы, а, кроме того, снижает интенсивность усвоения друг их элементов минерального питания (Третьяков Н. Н., Шкурпела И. А., 1985).

Азот поступает в растения на протяжении всей ве!стации. Он больше всего нужен растениям на ранних этапах развития - в период от всходов до образования 4-5 листьев. Б это время они медленно растут, но накопление азота в растениях опережает их рост. По мере усиления роста интенсивность поступления азота увеличивается и достигает максимума в фазу выметывания метелки: -цветения початков. Суточное потребление азота в этот период составляет до 4.5 кг/га. Затем интенсивность потребления снижается, но остается достаточно высокой (Иванов Н. Н., 1974; Третьяков Н. Н., Шкурпела И. А., 1985).

Однако, другие авторы (Вавилов П. П., 1986; Шевелуха В. С., 1986) указывают на то, что потребление азота растениями прекращается после начала молочно-восковой спелости, а критический период потребления азота — цветение и образование зерна.

При недостатке азота в начальный период рост растений замедляется., они становятся чахлыми, листья имеют желто-зеленую окраску, продолжительность их жизни резко сокращается. Нижние листья начинают усыхать. Отмирание листьев при значительном недостатке азота в почве объясняется тем, что азот из

ига\ь*иXIV ттпртч аг» ттлпаггттг,оат,г»а ту полтлгггтттл * вопуопл* лтаг/^тт: гтъ я тя тттлптл* апгопои* иил\И1:1л ^игАV х ха^^^/д.длги ^г^л 1\ 1 у 1цт¥1 и^рллшш ¿хлпг^-й-и./и.*! п ти ^рх шлш¥1

растений. Затяжное азотное голодание приводит к образованию мелких изогну-

Г" тг

тых початков и повышенному накоплению нитратов в листьях и сгеолях. кукуруза, хорошо обеспеченная азотом, имеет темно-зеленый цвет листьев (Ефимов

ТТ НП Л С\Г1 Л Г~Г ___ТТ ТТ ТТ А П1 АП Г г Л- _ ДГ ТХ 1 ЛП Г 1 АПЛ А

п. 1., Iу/ч, петрова л. п., чернов л. п., ту/э; мусаев т. п., ] 1уо/; /лгромом и чсскгш тетрадь возделывания кукурузы но интенсивной технологии в Ростовской области, 1986; Вьюгин А. П. и др., 1988).

Фосфор является компонентом каждой живой клетки. Он играет большую роль в азотном обмене и синтезе белков. Фосфор входит в состав сложных белков (нуклеопротеинов), являющихся составной частью клеточного ядра, ферментов, участвует в фотосинтетической деятельности растений, способствует ускоренному прорастанию семян, развитию растений, повышению их холодостойкости и засухоустойчивости. При недостатке этого элемента питания ухудшается образование репродуктивных органов, а при большом дефиците его

Л __»-» Угп -в АЛА гл

приостанавливается рост стеоля, листьев и корней (юмпсон и др., ] уьа; 1 реть-

яков Н. Н., Шкурпела И. А., 1985; Лебедев С. И., 1988).

Больше всего фосфор нужен растениям на ранних этапах р