Актуальность темы исследований. Нижнее Поволжье - крупнейший в России регион производства растениеводческой продукции. Вместе с тем в годы перехода к рыночным отношениям в стране и области наблюдается снижение урожайности и валовых сборов большинства сельскохозяйственных культур, в том числе и зерновой кукурузы. Для успешного выполнения задач по увеличению и стабилизации производства зерна кукурузы и повышению его качества важнейшее значение имеет создание и внедрение в производство новых сортов и гибридов этой культуры, а также совершенствование элементов технологии их возделывания.

В настоящее время все большую актуальность приобретает возделывание кукурузы на зерно по ресурсосберегающей технологии с основами биологизации и экологизации земледелия. Одним из элементов такой технологии является применение биостимуляторов роста в развитии растений, повышающих всхожесть, устойчивость к болезням и урожайность сельскохозяйственных культур.

В связи с этим определенный интерес представляли исследования по изучению действия биостимуляторов отдельно и в комплексе с протравителями на орошаемую кукурузу, которые были выполнены в АОЗТ "Победа" Быковского района Волгоградской области в 1998…2001 годах.

Цель и задачи исследований. Основная цель проведения исследований сводилась к подбору нового сорта и гибрида зерновой кукурузы, желательно местной селекции, наиболее адаптированных к данной почвенно-климатической зоне и разработке для них отдельных элементов ресурсосберегающей технологии возделывания с использованием биостимуляторов роста.

В связи с этим в задачи наших исследований входило:

- изучить особенности формирования зерна новым местным сортом Быковчанка и районированным гибридом Росс-331 на орошаемых светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья;

- дать агроэкологическую оценку сортам и гибридам кукурузы, возделываемым в местных условиях по комплексу хозяйственно-ценных признаков;

- изучить влияние биопрепаратов Альбита и Никфана, протравителей отдельно и в сочетании на рост, развитие и урожайность зерновой кукурузы;

- обосновать режим орошения и выявить потребность кукурузы в воде, рассчитать коэффициенты водопотребления;

- определить основные параметры фотосинтетической деятельности посевов;

- рассчитать биоэнергетическую эффективность технологии возделывания кукурузы на орошаемых землях.

Научная новизна исследований состоит в том, что впервые на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья при орошении изучено влияние действия биологически активных веществ Альбита, Никфана совместно с протравителями семян на рост, развитие, водопотребление, фотосинтетическую деятельность, элементы структуры урожая, урожайность и качество на сорте кукурузы Быковчанка и трехлинейном гибриде РОСС-331. Показана изменчивость этих показателей в зависимости от сложившихся погодных условий.

Практическая значимость исследований заключается в рекомендации для условий орошения нового сорта кукурузы Быковчанка и разработке для него отдельных элементов ресурсосберегающей технологии возделывания, позволяющей с максимальной выгодой использовать имеющиеся трудовые, материальные и финансовые ресурсы.

Реализация результатов исследования проводилась в АОЗТ "Победа" Быковского района Волгоградской области на площади 150 гектаров.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы были доложены на научной конференции Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (2000), на конференции студентов и молодых ученых (2000), на научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (2001), на конференции посвященной проблеме социально-экономического развития аридных территорий России в Прикаспийском институте аридного земледелия Астраханской области (2001). По материалам диссертационной работы опубликовано 5 научных статей.

Объем диссертации: Диссертация изложена на 193 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, включает 32 таблицы, 32 приложения, 4 графика. Список литературы включает 184 источников, в том числе 11 - иностранных авторов.

На защиту выносятся:

новые элементы технологии возделывания в условиях орошения сорта и гибрида кукурузы,

эффективные дозы применения биопрепаратов, обеспечивающие получение высоких урожаев изучаемой культуры,

оптимальные комбинации биопрепаратов и протравителей, способствующие наибольшему росту урожайности.

2. Условия. Исходный материал

Методика исследований

Исследования проводились в АОЗТ "Победа" Быковского района в 1998…2001 годах. Территория проведения опытов относится к резко засушливому агроклиматическому району Волгоградской области. Гидротермический коэффициент составляет 0,5…0,6. Сумма положительных температур воздуха выше 10⁰С 3000…3150⁰С, среднегодовое количество осадков - 280…320 мм. Продолжительность безморозного периода 150…165 дней. Опыты проводили на тяжелосуглинистых слабосолонцеватых орошаемых светло-каштановых почвах, которые отличаются маломощным гумусовым горизонтом (0,15…0,28 м). Содержание гумуса в пахотном слое колеблется от 1,64 до 1,97%. Реакция почвенного раствора слабощелочная, рН водной вытяжки изменяется от 7,6 до 8,2. По содержанию подвижного фосфора почвы являются средне - и хорошо обеспеченными. Концентрация обменного калия высокая, азота низкая.

В соответствии с программой исследования полевые опыты выполнялись по методике Б.А. Доспехова (1985). Исследования проводились с районированным среднеспелым гибридом Росс-331 и среднеспелым сортом местной селекции Быковчанка. Повторность в опытах четырехкратная. Площадь учетной делянки 280 м². Расположение делянок систематическое.

В опытах применялась общепринятая для данной почвенно-климатической зоны технология возделывания кукурузы. На сорте Быковчанка и гибриде Росс - 331 изучалось действие биопрепаратов отдельно и в комплексе с протравителями. Семена перед посевом обрабатывали биопрепаратами: альбит, никфан, протравителями: ТМТД, фентиурам, а также биопрепаратами в сочетании с протравителями.

Схема исследований

На всех вариантах опыта в течение вегетационного периода кукурузы проводили фенологические наблюдения, измеряли высоту растения по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1985). Расчетную поливную норму и суммарное водопотребление вычисляли по формулам А.Н. Костякова (1960), влажность почвы определяли термо-весовым методом, наименьшую влагоемкость - методом заливаемых площадок. Объем поданной на поле оросительной воды учитывали при помощи дождемеров Давитая. Фотосинтетическую деятельность посевов определяли по методике А.А. Ничипоровича (1961), структуру урожая и качество зерна - по методике ВАСХНИЛ (1989). По всем вариантам опыта выполняли анализ на чистоту семян (ГОСТ 12037-81), массу 1000 зерен. Учет хозяйственного урожая проводили методом сплошного поделяночного обмолота комбайном Херсонец - 200.

Математическую обработку урожайных данных выполняли по методике Б.А. Доспехова (1985) с использованием компьютера. Биоэнергетическая оценка технологии возделывания кукурузы рассчитывалась по методике ВАСХНИЛ (1983).

3. Результаты исследований

Водопотребление. Метеоусловия, сложившиеся в годы исследований, характеризовались следующим образом: 1998 г. - острозасушливый, 1999 г. - среднезасушливый, 2000-2001 годы - влажные, благоприятные для роста и развития растений. Сумма осадков за январь - октябрь составила: в 1998 г. - 228 мм, в 1999 г. - 283, 2000г. - 434 и в 2001 г. - 349 мм. Среднемноголетние значения составили 272 мм.

Анализ динамики влажности почвы показал, что она во все годы исследований не опускалась ниже установленных схемой опытов уровней. Начальные запасы влаги в почве на вариантах опыта весной 1998 года создавались за счет осадков и влагозарядкового полива нормой 500 м³/га и составили 85% НВ. В течение вегетационного периода влажность активного слоя почвы поддерживали от всходов до начала выметывания не ниже 70% НВ, от начала выметывания до молочной спелости зерна 80% НВ, от молочной спелости зерна до полной спелости не ниже 70% НВ. Межполивной период составлял 10-14 дней.

Заданный режим орошения кукурузы во все годы исследований был полностью выдержан. Для обеспечения этого в зависимости от складывающихся погодных условий в 1998 г потребовалось провести 8 поливов (оросительная норма 4000 м³/га), в 1999 году - 7 поливов (оросительная норма 3600 м³/га), в 2000 г. - 6 поливов (оросительная норма 2600 м³/га), в 2001 г. - 6 поливов (оросительная норма 3000 м³/га).

Таблица 1. Суммарное водопотребление кукурузы

Анализ среднесуточного водопотребления кукурузы в период посев-всходы показывает, что оно было невысоким и составило от 10,7 до 11,2 м³/га.

максимального значения среднесуточное водопотребления достигало в межфазный период выметывание метелки - молочная спелость - 102,3 - 103,8 м³/га.

Наибольшее суммарное водопотребление сложилось во влажном 2000 году и составило 7303 м³/га, минимальное в засушливом 1998 году - 6477 м³/га.

В структуре суммарного водопотребления приход влаги от осадков в различные по увлажнению годы изменялся в пределах от 21,1% (1998 г.) до 35,6% (2000 г.). Доля используемой оросительной воды колебалась от 48,3% (2000 г.) до 61,8% (1998 г.). Расход влаги из почвы во все годы исследований в структуре суммарного водопотребления был незначительным и варьировал от 17,1% (1998 г) до 28,8% (2000 г.).

Величины коэффициентов водопотребления имели существенные колебания по годам исследований. В засушливом 1998 году они оказались наибольшими и составили 962-1503 м³/га на контроле и 668-1069 м³/га - на варианте с применением биопрепаратов в сочетании с протравителями.

Таблица 2. Коэффициенты водопотребления кукурузы

Во влажном 2000 году они были наименьшими и составили соответственно 619-653 м³/га - на контроле и 424-528 м³/га - на варианте с применением биопрепаратов в сочетании с протравителями. Во все годы исследований прослеживалась тенденция снижения значений коэффициентов водопотребления на вариантах с применением биопрепаратов отдельно и в сочетании с протравителями. В среднем за 4 года исследований коэффициент водопотребления на данных вариантах составил 512-540м³/га по сорту Быковчанка и 671-728 м³/га по гибриду РОСС-331.

Следует отметить, что коэффициенты водопотребления у гибрида Росс-331 по вариантам опыта и по годам исследований были значительно выше, чем у сорта Быковчанка.

Вегетационный период. продолжительность межфазных периодов и длина вегетационного периода кукурузы имеют важное значение в формировании урожайности посевов.

Во все годы исследований прослеживалась тенденция сокращения межфазного периода посев-всходы при использовании биостимуляторов и протравителей.

Далее в период вегетации наблюдалось удлинение межфазных периодов.

Анализ продолжительности вегетационного периода по годам исследований показывает, что в 1998 г. он был наименьшим и составлял по вариантам опыта 101-105 дн., тогда как в благоприятном по метеоусловиям 2000г. вегетационный период был самым большим и достигал 111-115 дней.

биостимулятор рост зерновая кукуруза гибрид

Применение биопрепаратов в отдельности и в сочетании с протравителями приводило к увеличению длины вегетационного периода на 2-5 дней по сравнению с контролем.

Полевая всхожесть и густота стояния растений перед уборкой. Полевая всхожесть во многом определяется качеством посевного материала и запасами продуктивной влаги в почве во время сева. в наших опытах во все годы исследований запасы влаги в почве были достаточными для появления всходов.

Применение биопрепаратов и протравителей положительно влияет на всхожесть кукурузы. Так, например, на контрольном варианте без обработок полевая всхожесть в среднем за 4 года исследований составила 85-87%.

Полевая всхожесть на вариантах, где применяли отдельно альбит и никфан в среднем за 4 года исследований составила 88-91%, а на вариантах с использованием протравителей ТМТД и Фентиурам 86-88%.

Обработка баковой смесью биопрепарата в сочетании с протравителем способствовала дальнейшему повышению всхожести до 91-93%.

Густота стояния растений перед уборкой у кукурузы также колебалась по годам исследований и по вариантам опыта. В среднем за 4 года наименьшей она была на контроле без обработок и составила 88-89%.

Применение альбита и никфана в сочетании с протравителями обеспечило к уборке наибольшую густоту стояния растений, которая составила 92-95%.

Величины полевой всхожести и сохранности растений к уборке у гибрида РОСС-331 были ниже по сравнению с сортом Быковчанка.

Таблица 3. Полевая всхожесть и густота стояния растений кукурузы, 1998-2001 гг.

Засоренность посевов кукурузы, возделываемой по предшественнику озимая пшеница по вариантам была небольшой. Использование гербицида Харнес перед посевом и междурядные обработки посевов кукурузы способствовало снижению численности сорняков.

На уменьшение числа однолетних сорняков большое влияние оказало до и послевсходовое боронование.

По засоренности посевов наблюдается следующая закономерность: в начальный период развития количество сорняков было самым большим и составляло по вариантам опыта от 6,0 до 10,2 шт/м², затем их число постепенно снижалось и к концу вегетации составляло 4,2-7,0 шт/м².

Применение биопрепаратов Альбит и Никфан отдельно и в сочетании с протравителями приводило к значительному снижению засоренности посевов кукурузы. В среднем за 4 года исследований количество сорняков на вариантах с применением биопрепаратов как отдельно, так и в сочетании с протравителями уменьшалось на 2-4 шт/м².

Устойчивость к заболеваниям. Анализ эффективности применения биопрепаратов и протравителей против основных болезней кукурузы показывает, что наименьшая устойчивость к плесневению семян, гельминтоспориозу, гнилям, пузырчатой головне и фузариозу отмечена на варианте, где для предпосевной обработки семян использовали протравитель тмтд, эффективность составляла 50-60%. Применение биопрепаратов в сочетании с протравителями обеспечило наибольшую устойчивость к основным видам заболеваний, эффективность действия составила 55-70%, что на 5-10% выше по сравнению с применением ТМТД.

Среднеспелый гибрид Росс-331 оказался более подвержен заболеваниям. В то же время необходимо отметить, что он лучше реагировал на использование биопрепарата никфан, а сорт Быковчанка лучше реагировал на применение биопрепарата Альбит.

Фотосинтетическая деятельность посевов кукурузы. Важнейшим показателем фотосинтетической деятельности растений является площадь листьев. Анализ динамики площади листьев показывает, что в начале вегетационного периода кукурузы величина листовой поверхности была незначительной и составляла 0,2-0,6 тыс. м²/га. В дальнейшем прослеживается устойчивое возрастание площади листьев. Наибольшие значения площади листьев по всем вариантам опыта отмечены в фазу цветения и составляют 32,0-46,5 тыс. м²/га по сорту Быковчанка и 25,8-35,8 тыс. м²/га по гибриду РОСС-331. Затем наблюдается постепенное снижение значений максимальной площади листьев.

На вариантах опыта растения кукурузы с предпосевной обработкой семян биопрепаратов в сочетании с протравителями сформировали максимальную площадь листьев, которая составила 35,8-46,5 тыс. м²/га. В то время как на контроле максимальная площадь листьев была ниже и составляла 25,8 - 32,0 тыс. м²/га. Необходимо отметить, что сорт Быковчанка и гибрид РОСС-331 наибольшие значения площади листьев имели во влажном 2000 году, наименьшие - в острозасушливом 1998 г.

При анализе показателей ФП прослеживается аналогичная зависимость, как и по площади листовой поверхности.

По годам исследований наибольшие показатели ФП получены в благоприятном по метеоусловиям 2000 г. они составили 1765-1800 тыс. м²дней/га на контроле и 1867-3149 тыс. м²дней/га на варианте с применением биопрепаратов в сочетании с протравителями. Применение протравителей ТМТД и Фентиурам отдельно приводило к незначительному снижению Фп, который составил 1790-2300 тыс. м² дн. /га.

В среднем за 4 года исследований максимальные значения ФП, составившие 1454-2570 тыс. м²дней/га, были получены на вариантах с применением биопрепаратов в сочетании с протравителями.

Анализ показателей фотосинтетической деятельности таких как ЧПФ, КПД, ФАР, урожайность сухой биомассы и К хозяйственной эффективности показывает, что на контрольном варианте (без обработки) они были наименьшими и составили по сорту Быковчанка и гибриду РОСС-331: ЧПФ - 7,0-8,0 г/м² сутки, КПД ФАР - 2,1-2,4%, К хоз. - 0,40-0,50 и урожайность сухой биомассы - 12,5-14,0 т/га.

Таблица 4. Показатели фотосинтетической деятельности кукурузы, 1998-2001 гг.

Применение протравителей ТМТД и Фентиурам существенного влияния на основные показатели фотосинтеза не оказало.

Наибольшие показатели фотосинтетической деятельности были отмечены на вариантах с применением биопрепаратов Альбит и Никфан в сочетании с протравителями, они составили: ЧПФ - 11,6 - 13,7 г/м² сутки, КПД ФАР - 3,2-3,6%, К_хоз. - 0,54-0,65 и урожайность сухой биомассы 13,9-15,7 т/га.

Структура урожая. урожайность кукурузы определялась за счет основных показателей структуры урожая: густота стояния растений к уборке, число початков на 1 растении, масса 1000 зерен и масса зерна с 1 растения.

Таблица 5. Структура урожая кукурузы, 1998-2001гг.

В среднем за 4 года исследований наименьшие показатели структуры урожая были получены на контрольном варианте (без обработки). Число початков на 1 растении по сорту и гибриду составляло 1,11-1,13 шт., масса початка - 0, 20-0,26 кг, масса зерна с 1 растения - 0,12-0,16 кг, биологическая урожайность - 5,3-7,2 т/га.

Применение биопрепаратов Альбит и Никфан приводило к существенному повышению показателей структуры урожая.

Максимальные значения показателей структуры урожая были получены на вариантах, где применяли биопрепараты в сочетании с протравителями: число початков на 1 растении достигало 1,15-1,17 шт., масса 1 початка 0,24-0,29 кг, масса зерна с 1 растения 0,16-0,20 кг, выход зерна 65-68%, биологическая урожайность 7,7-10,5 т/га.

Сравнивая основные показатели структуры урожая по исследуемым сорту и гибриду кукурузы, необходимо отметить, что они были выше по сорту Быковчанка, а по гибриду Росс - 331 показатели структуры урожая были значительно ниже.

Урожайность. На урожайность кукурузы большое влияние оказали погодные условия в период вегетации.

Как показали исследования, самая низкая урожайность по сорту Быковчанка и гибриду Росс - 331 была получена в засушливом 1998 году, она составила по вариантам опыта 5,0-7,2 т/га - у сорта Быковчанка и 3,2-5,0 т/га - у гибрида Росс-331.

В наиболее благоприятном по метеоусловиям 2000 году урожайность по исследуемым сорту и гибриду была самая высокая и составляла по вариантам опыта по сорту Быковчанка 8,7-12,7 т/га, а по гибриду Росс - 331 - 6,6-10,9 т/га.

Сравнивая урожайность зерна кукурузы по исследуемым сорту и гибриду необходимо отметить, что в среднем за 4 года урожайность по сорту Быковчанка была выше на 1,7-2,5 т/га по сравнению с гибридом Росс - 331.

обработка семян биопрепаратами Альбит и Никфан приводила к повышению урожайности в среднем за 4 года исследований на 2,0-2,4 т/га по сравнению с контролем (без обработки).

Наибольшая урожайность у кукурузы была получена на вариантах с применением биопрепаратов Альбит и Никфан в сочетании с протравителями, которая составила по сорту Быковчанка 9,7-10,2 т/га, а по гибриду РОСС - 331 - 7,5-8,1 т/га.

Необходимо отметить, что гибрид Росс-331 показал хорошую отзывчивость на применение биопрепарата никфан, а сорт зерновой кукурузы Быковчанка лучше реагировал на применение биопрепарата альбит формированием большей урожайности, чем Росс-331.

Таким образом, основываясь на результатах исследований, можно сделать вывод о том, что наиболее адаптирован к условиям среды обитания, рационально использует влагу сорт местной селекции Быковчанка. Гибриду РОСС-331 для формирования заданного уровня продуктивности требуется большее количество воды и, как следствие этого, дополнительные затраты денежных и трудовых ресурсов.

Таблица 6. Урожайность зерна кукурузы, т/га

Качество зерна кукурузы. Анализ основных показателей качества зерна кукурузы показывает, что предпосевная обработка семян кукурузы биопрепаратами, протравителями как отдельно, так и в комплексе друг с другом приводила к повышению переваримого протеина в зерне до 63-66 г/кг, в то время как на контроле данный показатель составлял по сорту и по гибриду 60 г/кг.

На содержание в зерне кукурузы сырой клетчатки, БЭВ, сырого жира и золы применение биопрепаратов и протравителей существенного влияния не оказало. Практически по всем вариантам были получены одинаковые результаты: содержание сырой клетчатки составляло по вариантам 3,0-3,6%, сырого жира 3,0-3,3%, безазотисто-экстрактивных веществ (БЭВ) - 80,50-80,65%, золы - 1,74-1,83%.

Следует отметить, что основные показатели качества зерна кукурузы у сорта Быковчанка и гибрида РОСС-331 были примерно на одном уровне.

Таблица 7. Химический состав зерна кукурузы, 1998-2001гг.

Биоэнергетическая эффективность технологии возделывания. В современных условиях при недостатке материальных, финансовых, энергетических и других ресурсов производство растениеводческой продукции должно осуществляться таким образом, чтобы энергия, накопленная в урожае, превышала затраты энергии на ее возделывание.

Анализ биоэнергетической эффективности технологии возделывания кукурузы показывает, что наименьшее содержание энергии в урожае у сорта Быковчанка и гибрида Росс-331 отмечено на контрольном варианте (без обработки) и составило 69600-97440 МДж/га. Наибольшее содержание энергии в урожае зарегистрировано на варианте с использованием биопрепаратов в сочетании с протравителями, где оно составляет 104440-141984 МДж/га.

Таблица 8. Биоэнергетическая эффективность технологии возделывания кукурузы, 1998-2001 гг.

Максимальные затраты совокупной энергии у сорта Быковчанка и гибрида РОСС-331 сложились на варианте с применением биопрепаратов и протравителей, которые составили по с. Быковчанка 114427-116380 МДж/га, а г. РОСС-331 - 91579-97200МДж/га. Минимальные затраты совокупной энергии на контрольном варианте (без обработок) - 92800 МДж/га и 68235 МДж/га соответственно.

Коэффициент энергетической эффективности по вариантам опыта колебался от 1,02-1,05 на контроле (без обработок) до 1,14-1,22 на варианте, где применяли биопрепараты в сочетании с протравителями.

Таким образом, можно сделать вывод, что обработка семян биопрепаратами в сочетании с протравителями приводила к повышению биоэнергетической эффективности возделывания сорта и гибрида кукурузы.

Выводы