Научное обоснование ресурсо-энергосберегающих технологий выращивания кукурузы (Zea mays L.) в условиях степной зоны Центрального Предкавказья

В общем, изучаемые гибриды и популяция кукурузы имеют следующие характеристики: Машук 170 является среднеинтенсивной фенотипически высокостабильной формой, протравитель ТМТД-плюс уменьшал данное качества (критерий значимости отклонения от 1 уменьшается); гибрид Росс 199 характеризуется как интенсивный фенотипически высоко стабильный генотип, протравитель ТМТД-плюс увеличивал его пластичность, снижая стабильность; гибриды Ньютон и Росс 299 являются экстенсивными формами соответственно с пониженной и с очень низкой фенотипической стабильностью, протравитель ТМТД-плюс не влиял на показатели их пластичности и стабильности; популяция Российская 1 представляет собой экстенсивную форму с низкой фенотипической стабильностью, протравитель ТМТД-плюс уменьшал показатели её пластичности, увеличивая стабильность; гибрид РИК 345 относится к интенсивной форме с очень низкой фенотипической стабильностью, протравитель ТМТД-плюс снижал стабильность проявления хозяйственно ценных свойств; гибрид Краснодарский 382 является среднеинтенсивной фенотипически высоко стабильной формой, протравитель ТМТД-плюс снижал его пластичность и увеличивает стабильность урожайных свойств, переводя его в ранг экстенсивного генотипа; гибрид Эрик относится к интенсивной фенотипически очень высоко стабильной форме, протравитель ТМТД-плюс увеличивал его фенотипическую стабильность; гибрид Краснодарский 410 также относится к интенсивной фенотипически высокостабильной форме, протравитель ТМТД-плюс усиливал стабильность проявления хозяйственно ценных свойств данного гибрида (критерий значимости отклонения от 1 увеличивается).

Комплексная оценка по параметрам адаптивности и стабильности генотипов на фоне разных агроклиматических условий позволяет выделить перспективные источники высокой потенциальной продуктивности (по Хi), экологической устойчивости (по параметру Sgi - относительная стабильность генотипа), и образцы, сочетающие эти два признака (CZGi - селекционная ценность генотипа). Именно такие генотипы представляют наибольшую ценность по параметрам адаптивности (Кильчевский, Хотылёва, 1997).

Среди испытанных гибридов выявлено разнообразие их состава по параметрам адаптивности. Так, в засушливой зоне гибрид РИК 345, несмотря на самые высокие потенциал продуктивности (Xi), общую адаптивную способность (ОАСi) и пластичность или отзывчивость генотипа (bi), то есть реакцию генотипа на изменение условий среды, проявляющуюся в фенотипической изменчивости, отличается средней экологической устойчивостью (Sgi), отражающей способность генотипа в результате регуляторных механизмов поддерживать определенный генотип в различных условиях среды, и низкой специфической адаптивной способностью (высокий уровень параметра САСi - отклонение ОАСi в определенной среде), что обусловило не самую высокую селекционную ценность данного генотипа (CZGi) (табл. 13). Особенностью данного гибрида является изменчивость параметров адаптивности в зависимости от агроклиматической зоны. Так, в зоне достаточного увлажнения на фоне меньшей теплообеспеченности при возрастании селекционной ценности генотипа (CZGi) гибрид РИК 345 характеризовался как экологически устойчивый, низкопластичный с высокой специфической и средней общей адаптивной способностью со средним потенциалом продуктивности.

Таблица 13 - Влияние экологических факторов на показатели пластичности кукурузы (2004 - 2006 годы) (по Кильчевскому, Хотылёвой, 1997)

Нестабильными параметрами адаптивности обладает также среднеранняя популяция Российская 1 (всего 22,2 % изученных генотипов), которая в засушливой зоне характеризуются как стабильные генотипы со средней экологической устойчивостью, а в зоне достаточного увлажнения - как генотипы интенсивного типа.

В этом плане лучшими и стабильными параметрами адаптивности обладают среднеранние гибриды Ньютон и Росс 299, основной поток энергии которых направлен в основном на устойчивость к экологическим стрессорам (всего 22,2 % изученных генотипов). Основное положительное свойство их - это стабильное сохранение фенотипа в меняющихся условиях сред агроклиматических зон, лет и сроков посева. Таким гибридам свойственны высокие и выше среднего потенциал продуктивности (второй - четвёртый ранги в наших исследованиях) и общая адаптивная способность. Специфическая адаптивная способность у них не выражена, а коэффициент регрессии значительно ниже единицы. Раннеспелый гибрид Машук 170 и среднеспелый гибрид Краснодарский 382 также относятся к фенотипически стабильной форме, но низкие общая адаптивная способность и потенциал продуктивности ограничивают возможности их широкого использования.

Третья группа изученных генотипов представлены гибридами интенсивного типа: раннеспелый гибрид Росс 199, а также среднепоздние гибриды Эрик и Краснодарский 410 (всего 33,3 % изученных генотипов). Эти гибриды характеризуются высокой специфической адаптивной способностью, проявляющейся в отзывчивости на улучшение естественного природного фона их произрастания. Продуктивность и общая адаптивная способность их на фоне широкого спектра сред, как правило, невысоки. Данные гибриды могут давать высокие урожаи в благоприятные годы и склоны к резкому снижению урожайности в неблагоприятные годы. При этом низкая стабильность урожайности их объясняется не значительной неустойчивостью, а высокой отзывчивостью на улучшение условий среды.

Таким образом, в результате проведенных исследований среднеранние гибриды Росс 299 и Ньютон характеризуются самыми высокими параметрами адаптивности и стабильности проявления хозяйственно ценных признаков и потому наиболее перспективны для широкого распространения в различных природно-климатических условиях Центрального Предкавказья. В зоне достаточного увлажнения перспективен также среднеранний гибрид РИК 345, а в засушливой зоне среднеранняя популяция Российская 1 и среднеспелый гибрид Краснодарский 382.

Оценка дифференцирующей способности среды опытов (сроков и пунктов посева). Необходимость в оценке среды обусловливается потребностью во владении информацией обо всех взаимодействиях генотипа и среды на разных этапах селекции и семеноводства для определения назначения созданных генотипов, перспективных районов для выращивания и условий, где вероятнее всего будут оптимальные режимы для роста и развития культуры. Оптимизация среды для выращивания полевых культур во многом определяет продуктивность и устойчивость экосистем.

Проведенный анализ по С.П. Мартынову (1999) показал, что относительное отклонение от регрессии в зоне достаточного увлажнения при раннем и позднем сроках посева резко возрастает (табл. 14).

Таблица 14 - Параметры среды (опытов) как фона для отбора и оценки генотипов (СтГАУ, зона достаточного увлажнения Центрального Предкавказья, 2004 - 2006 годы) (по Мартынову, 1999)

Следствием этого является уменьшение информативности данной среды, возможное локальное преимущество какого-либо генотипа и снижение значимости научных исследований, полученных в этой среде данных. В этом отношении среда рекомендуемого срока посева имеет допустимые показатели. В засушливой зоне оптимальным по данному показателю оказался также ранний срок посева (табл. 15).

Таблица 15 - Параметры среды (опытов) как фона для отбора и оценки генотипов (СтГАУ, засушливая зона Центрального Предкавказья, 2004 - 2006 годы) (по Мартынову, 1999)

Вторым необходимым условием пригодности среды (фона) для оценки генотипов является её способность выявлять изменчивость. Рассчитанный коэффициент дифференцирующей способности среды показал, что оптимальной в этом отношении является среда рекомендуемого срока посева в засушливой зоне Центрального Предкавказья. Посев в ранний и поздний сроки в данной зоне, а также во все сроки посева в зоне достаточного увлажнения приводит к снижению результативности полевых опытов на 50,0…54,5 %. В зоне достаточного увлажнения сроки посева на изменение данного параметра влияния не оказывают.

Но на преимущество рекомендуемого срока посева в обеих зонах указывают другие параметры среды. Так, коэффициент адекватности (В) имеет максимальное значение именно при данном сроке посева, то есть предсказуемость рабочей гипотезы полевых опытов здесь наиболее высокая. Среда раннего срока посева в засушливой зоне имеет меньшие показатели по данному параметру. Посев в поздние сроки в обеих зонах для полевых исследований нецелесообразен.

На это же указывает и оценка совпадения опыта с серией опытов. В засушливой зоне при рекомендуемом сроке посева оно характеризуется как хорошее, при раннем сроке посева - как среднее и при позднем сроке посева как плохое. В зоне достаточного увлажнения при рекомендуемом сроке посева совпадения опыта с серией опытов среднее, при раннем и позднем сроках посева - плохое, что делает данные сроки неприемлемыми для проведения полевых опытов.

Коэффициент регрессии (bi) показывает, что среда рекомендуемого срока посева наиболее оптимальна для выявления отзывчивости генотипов на изучаемые условия возделывания полевых культур (дифференциация гибридов сильная). Среды раннего и позднего сроков посева в засушливой зоне, а также рекомендуемого и позднего сроков в зоне достаточного увлажнения менее благоприятны в этом отношении (дифференциация гибридов средняя), а ранний срок посева в зоне достаточного увлажнения характеризуется как непригодный для научных исследований.

На презентабельность данной градации сроков посева указывает и тот факт, что по данной группе опытов при рекомендуемом сроке посева максимален критерий значимости отклонения от 1 (t), указывающий на важность изменений урожайных и других качеств гибридов кукурузы.

Таким образом, для проведения полевых опытов с кукурузой необходимо строго выдерживать сроки посева. Наиболее перспективен в этом отношении рекомендуемый срок посева в засушливой зоне Центрального Предкавказья. Приемлемыми также являются ранний срок посева в засушливой зоне и рекомендуемый срок посева в зоне достаточного увлажнения. Запаздывание со сроками посева, а также посев в ранний срок в зоне достаточного увлажнения резко уменьшают значимость опытов и возможность их широкого внедрения в сельскохозяйственное производство.

Из анализа по А.В. Кильчевскому и Л.В. Хотылёвой (1997) видно, что в зоне достаточного увлажнения наилучшие показатели параметров экологической среды зафиксированы при рекомендуемом сроке посева независимо от года исследований (табл. 16).

Таблица 16 - Параметры среды (сроков посева) как фона для отбора и оценки генотипов (СтГАУ, зона достаточного увлажнения Центрального Предкавказья, 2004 - 2006 годы) (по Кильчевскому, Хотылёвой, 1997)

Для данного срока посева характерна более высокая и стабильная типичность среды (tk), то есть способность сохранять ранги генотипов по изучаемому признаку, полученные при их усредненной оценке по всей совокупности сред. Относительная дифференцирующая способность среды рекомендуемого срока посева (Sek), которая характеризует способность конкретной среды выявлять изменчивость среди генотипов и показывает эффекты взаимодействия генотипа и среды (компенсирующая или дестабилизирующая) является стабилизирующей и рекомендуется для развёртывания семеноводства и питомников размножения. Недостатком данного срока посева является высокий уровень варьирования по годам продуктивности среды (параметра dk), то есть отклонения от среднего значения признака всех генотипов в конкретной среде от среднего по опыту.

При позднем сроке посева, несмотря на высокие показатели типичности среды и низкий уровень варьирования продуктивности среды, относительная дифференцирующая способность не стабильна и варьирует от анализирующего фона (Sek > 20 %) до стабилизирующего (10 % < Sek < 20 %), что делает данный срок посева малопригодным для проведения селекционно-семеноводческих работ.

Среда раннего срока посева рекомендуется для отбора и оценки генотипов. Но при этом необходимо учитывать низкую типичность среды на фоне высокого варьирования продуктивности.

В условиях засушливой зоны Центрального Предкавказья параметры экологической среды отличаются от таковых в зоне достаточного увлажнения. Здесь в большей мере преобладают компенсирующие механизмы, чем дестабилизирующие, характеризующие фоны условий рекомендуемого и позднего сроков посева как стабилизирующий при большей типичности среды при позднем сроке посева (табл. 17).

Таблица 17 - Параметры среды (сроков посева) как фона для отбора и оценки генотипов (СтГАУ, засушливая зона Центрального Предкавказья, 2004 - 2006 годы) (по Кильчевскому, Хотылёвой, 1997)

При данных сроках посева в засушливой зоне возможно ведение семеноводства и размещение питомников размножения новых генотипов. Среда раннего срока посева при относительно высокой типичности и продуктивности в большей мере подходит для товарного производства, так как относительная дифференцирующая способность при этом характеризует фон условий данных сроков в основном как нивелирующий, способствующий сглаживанию различий между генотипами.

Адаптивность и стабильность проявления урожайных свойств гибридов кукурузы на фоне действия антропогенных факторов. Дифференциация исходных данных по фактору «условия среды» обеспечена изучением гибридов по 5 вариантам технологий различной интенсивности в течение 3 лет. Проведённый по С.П. Мартынову (1999) регрессионный анализ взаимодействия «генотип-среда», где среда - это вариант технологии возделывания кукурузы на зерно (антропогенный фактор) во многом подтвердил характеристику пластичности гибридов, данную на основе изучения взаимодействия «генотип-среда», где в роли среды выступают климатические показатели пункта посева (зоны возделывания), сроков посева и лет исследований, то есть нерегулируемые факторы естественной среды. Это относится к раннеспелым гибридам Машук 170 и Росс 199, среднеранним гибридам Ньютон и Росс 299 и среднеспелым гибридам РИК 345 и Краснодарский 382. Особенности взаимодействия «генотип-среда» выявлены в отношении гибридов с продолжительным вегетационным периодом - среднепоздних Эрик и Краснодарский 410, а также среднеранней популяции Российская 1. На фоне разноуровневых технологий возделывания экологическая пластичность данных генотипов понизилась: в меньшей мере у пластичного Краснодарский 410, который перешел в ранг среднепластичного гибрида (дисперсия относительно регрессии и экорегрессия имеют средние показатели), и существенно - у высокопластичных популяции Российская 1 и гибрида Эрик, которые под воздействием антропогенного фактора проявили себя как низкопластичные.

Анализ других показателей регрессии урожайности гибридов и популяции в зависимости от уровня интенсивности технологии возделывания дополнил характеристику их адаптивности (табл. 18). Так, у всех генотипов выявлен высокий коэффициент адекватности (В) уровня урожайности интенсивности технологии возделывания. Самой высокой отзывчивостью на улучшение среды (в данном случае - агрофона) характеризуются среднепоздний гибрид Эрик и среднеранний гибрид Росс 299. Но это не значит, что раннеспелый гибрид Машук 170, среднеранний гибрид Краснодарский 382 и среднепоздний гибрид Краснодарский 410, имеющие максимальный коэффициент адекватности (В) на фоне абиотических факторов, понизили его. В данном случае гибриды Эрик и Росс 299 более подвержены действию антропогенного фактора. Максимальным коэффициентом регрессии (bi), то есть большей прогнозируемостью формируемого урожая зерна, также отличается среднеспелый гибрид РИК 345, а наибольшей толерантностью к ухудшению среды с низкой адекватностью урожайности к условиям произрастания - среднеранние гибрид Ньютон и популяция Российская 1.

Таблица 18 - Влияние контролируемых агротехнических факторов на показатели пластичности кукурузы (2004 - 2006 годы) (по Мартынову, 1999)

Оценка стабильности проявления урожайных свойств гибридов и популяции кукурузы на фоне различных технологий возделывания показала, что у гибрида РИК 345 самая высокая стабильность урожайности. Это, в сочетании с высокой стабильностью на фоне действия экологических факторов, а также с оптимальными показателями пластичности, делает его наиболее перспективным для производства зерна кукурузы. Гибрид Росс 299 также характеризуется высокими показателями стабильности проявления хозяйственно ценных признаков как на фоне действия естественных экологических, так и антропогенных факторов. Выше средней оценивается стабильность урожайности популяции Российская 1, а также гибрида Росс 199, имевших стабильность урожайности выше средней и на фоне действия экологических факторов. У гибрида Ньютон отмечена средняя стабильность урожайности, в то время как на фоне действия естественных экологических факторов она была выше средней. Гибриды Краснодарский 410, Эрик, Краснодарский 382 и Машук 170, показавшие оптимальные показатели пластичности и обладающие высокой фенотипической стабильностью, характеризуются низкими показателями стабильности урожайности. Гибриды Машук 170, Краснодарский 382 и Краснодарский 410 обладают высокими показателями прогнозируемости, фенотипической стабильности и адаптивности со средней отзывчивостью на улучшение среды и низкой стабильностью урожайности по годам, которые можно рекомендовать для возделывания по среднезатратным технологиям, в том числе экологически безопасным и почвозащитным. Гибрид Росс 199 относится к высокопластичным гибридам интенсивного типа с пониженной фенотипической стабильностью с низкой адекватностью к улучшению условий произрастания и высокой стабильностью урожайности по годам. Его можно рекомендовать для возделывания по полуинтенсивным технологиям (с высокой насыщенностью средствами защиты растений без применения удобрений). Гибрид Ньютон является низкопластичным гибридом со стабильным и неадекватным урожаем в различных условиях среды, низкой нормой реакции и фенотипической стабильностью, поэтому возделывать его можно по экстенсивным технологиям в зонах рискованного земледелия. Популяция Российская 1 представляет собой низкопластичный генотип экстенсивного типа с низкой фенотипической стабильностью, средней прогнозируемостью и высокой стабильностью урожайности по годам, поэтому её рекомендуется возделывать по экстенсивным и энегро-ресурсосберегающим технологиям. РИК 345 и Росс 299 характеризуются самыми высокими показателями пластичности, высокой прогнозируемостью урожайности в контролируемых условиях, со стабильной по годам урожайностью, рекомендуются для возделывания по высокоинтенсивным и интенсивным технологиям. Эрик имеет высокие показатели экологической пластичности и фенотипической стабильности с высокой прогнозируемостью урожайности и нормой реакции на улучшение среды, а также низкой стабильностью урожайности, рекомендуется для возделывания только по интенсивным технологиям. Такого типа гибриды способны значительно повышать урожайность при улучшении условий выращивания (высокая культура земледелия, полив, удобрения и так далее), но в то же время на низком агрофоне их урожайность резко падает.

Таким образом, комплексная оценка по параметрам адаптивности и стабильности гибридов и популяции кукурузы позволяет оптимизировать производство зерна кукурузы применительно к агроклиматическим и агротехническим условиям возделывания кукурузы для стабильного по годам получения продукции.

Анализ параметров адаптивности по А.В. Кильчевскому и Л.В. Хотылёвой (1997) изучаемых гибридов на фоне действия регулируемых антропогенных факторов во многом подтвердил характеристику, данную гибридам на основании изучения действия на них нерегулируемых (экологических) факторов, и позволил выделить гибриды, обладающие высокой отзывчивостью на улучшение общего агрофона и устойчивостью к действию нерегулируемых факторов (табл. 19).

Таблица 19 - Влияние контролируемых агротехнических факторов на показатели пластичности кукурузы (2004 - 2006 годы) (по Кильчевскому, Хотылёвой, 1997)

Так, к генотипам интенсивного направления с высокой отзывчивостью на улучшение условий произрастания как на фоне нерегулируемых, так и регулируемых факторов относятся среднепоздние гибриды Краснодарский 410 и Эрик, раннеспелый гибрид Росс 199, обладающие высокой специфической адаптивной способностью (CАCi) и низкими общей адаптивной способностью (ОАСi) и относительной стабильностью (высокие показатели Sgi). Поэтому они ориентированы на высокий агрофон (интенсивную агротехнику). К экологически стабильным, низкопластичным (по Sgi ) генотипам экстенсивного направления относятся раннеспелый гибрид Машук 170, среднеранние гибрид Ньютон и популяция Российская 1, а также среднеспелый гибрид Краснодарский 382. Их рекомендуется возделывать по низкозатратным технологиям.

Самыми перспективными в деле решения вопроса стабилизации и повышения сборов зерна кукурузы в условиях степной зоны Центрального Предкавказья, по нашему мнению, являются гибриды с различной нормой реакции на регулируемые и нерегулируемые факторы, обладающие высокой отзывчивостью на улучшение общего агрофона и устойчивостью к действию природных факторов. К ним относятся среднеспелый гибрид РИК 345 (применительно к условиям зоны достаточного увлажнения) и среднеранний гибрид Росс 299. Данные гибриды обладают самыми высокими потенциалами продуктивности (Xi) и общей адаптивной способности (ОАСi), но при этом отличаются низкой или пониженной селекционной ценностью генотипа (CZGi) и стабильностью урожайности, что подтверждается высоким уровнем параметров специфической адаптивной способности (САСi), а также экологической устойчивостью (Sgi) и пластичностью или отзывчивостью генотипа (bi), отражающих, соответственно, способность генотипа в результате регуляторных механизмов поддерживать определенный генотип в различных условиях среды и реакцию генотипа на изменение условий среды, проявляющуюся в фенотипической изменчивости. Таким образом, РИК 345 и Росс 299 являются высокопластичными гибридами интенсивного типа с высокой экологической устойчивостью.

Оценка дифференцирующей способности среды опытов (технологий возделывания). Проведенный анализ по С.П. Мартынову (1999) показал, что относительное отклонение от регрессии по низкозатратным технологиям возрастает и особенно сильно по экстенсивной технологии возделывания (табл. 20). Следствием этого является уменьшение информативности результатов полевых исследований, полученных на данном агрофоне, локальному преимуществу гибрида, не обладающего высоким потенциалом продуктивности. В этом отношении варианты биологизированной и интенсивной технологий возделывания имеют допустимые показатели. Близкие к ним показатели имеет энергосберегающая технология.

Таблица 20 - Параметры среды (вариантов технологии возделывая) как фона для отбора и оценки генотипов (СтГАУ, 2004 - 2006 годы) (по Мартынову, 1999)

Рассчитанный коэффициент дифференцирующей способности среды (вариантов технологии возделывания) показал, что экстенсивная технология способствует нивелированию различий между гибридами и потому мало пригодна для проведения научных исследований. Остальные технологии имеют высокие показатели дифференцирующей способности и в достаточной мере обеспечивают индивидуальную изменчивость генотипов. Максимальное значение данный коэффициент имеет на варианте с биологизированной технологией возделывания.

На преимущество биологизированной технологии возделывания указывают другие параметры среды. Так, коэффициент адекватности (В) имеет максимальное значение именно в данном варианте, то есть предсказуемость рабочей гипотезы здесь наиболее высокая. Энергосберегающая, интегрированная и интенсивная технологии возделывания имеют меньшие, но тоже допустимые показатели по данному параметру. Проведение научных исследований при применении экстенсивной технологии возделывания нецелесообразно.

На это же указывает и оценка совпадения опыта с серией опытов. В варианте с биологизированной технологией возделывания оно характеризуется как очень хорошее, в вариантах энергосберегающей, интегрированной и интенсивной технологий возделывания - как хорошее и в варианте экстенсивной технологии возделывания - как плохое.

Коэффициент регрессии (bi) показывает, что биологизированная и интенсивная технологии возделывания наиболее оптимальны для выявления отзывчивости генотипов на изучаемые условия выращивания полевых культур (дифференциация гибридов сильная). Энергосберегающая и интегрированная технологии менее благоприятны в этом отношении (дифференциация гибридов средняя), а экстенсивная технология возделывания характеризуется как непригодная для научных исследований.

Таким образом, для проведения полевых опытов с кукурузой необходимо строго соблюдать технологию возделывания. Наиболее перспективны в этом отношении биологизированная и интенсивная технологии возделывания. Приемлемыми также являются энергосберегающая и интегрированная технологии возделывания. Экстенсивная технология для проведения полевых опытов непригодна.

Проведённый анализ по А.В. Кильчевскому, Л.В. Хотылёвой (1997) показал, что по энегросберегающей технологии формируется нивелирующий фон, который не рекомендуется для проведения селекционно-семеноводческих работ, но является оптимальным для товарного производства зерна кукурузы (табл. 21).

Таблица 21 - Параметры среды (вариантов технологии возделывая) как фона для отбора и оценки генотипов (СтГАУ, 2004 - 2006 годы) (по Кильчевскому, Хотылёвой, 1997)

Фон, формируемый экстенсивной технологией, является стабилизирующим, но низкотипичным, что ограничивает возможность его использования для проведения селекционно-семеноводческих работ. При остальных технологиях фон является стабилизирующим, то есть оптимальным для семеноводства и питомников размножения новых генотипов.

Биоэнергетическая и экономическая эффективность приёмов возделывания кукурузы.

Биоэнергетическая эффективность минимизации основной обработки почвы и применения гербицидов. Минимизация даже при отсутствии средств защиты посевов культуры от сорной растительности приводила к снижению энергозатрат как на единицу площади, так и на 1 т зерна (на 13,5 и 7,0 %, соответственно), но при этом снижалась урожайность культуры и адекватно ей снижалось количество получаемой с урожаем энергии на 5,2 - 7,4 % при сохранении уровня чистого энергетического дохода. В варианте с внесением гербицидов Харнеса до всходов и Луварама в фазу 3 - 5 листьев минимизация основной обработки почвы приводила к улучшению энергетических показателей производства зерна кукурузы (таблица 83). Так, происходило снижению энергозатрат на единицу площади на 12,9 % и на 1 тонну продукции на 9,1 - 13,6 %, при повышении коэффициента энергетической эффективности на 0,2 - 0,4 ед. и чистого энергетического дохода на 1 га - на 3,6 - 12,6 % на фоне сохранения уровня аккумулируемой с урожаем общей энергии.

Таким образом, по энергетическим показателям наиболее оптимальный вариант выращивания кукурузы - это минимальная основная обработка почвы осенью при внесении гербицидов Харнеса до всходов и Луварама в фазу 3 - 5 листьев.

Экономическая эффективность минимизации основной обработки почвы и применения гербицидов. В варианте без применения гербицидов минимализация основной обработки почвы способствует снижению затрат труда на 7,5 %, производственных затрат на 12,6 - 13,6 %, себестоимости продукции на 5,7 - 7,1 %, ГСМ на 38,9 % . При этом затраты труда на единицу продукции и прибыль оставались неизменными, а рентабельность производства повышалась на 11,8 - 14,6 %.

В варианте с внесением Харнеса и Луварама минимализация основной обработки почвы способствовала снижению затрат труда на 5,4 %, производственных затрат на 7,0 - 9,5 %, себестоимости продукции на 5,4 - 8,4 %, ГСМ на 36,4 %, при неизменных затратах труда на единицу продукции. Особенностью минимализации основной обработки почвы на фоне двукратного применения гербицидов является рост прибыли с 1 га на 9,4 % при осеннем её проведении. Рентабельность производства при этом повышалась на 10,9 - 16,8 %.

Биоэнергетическая эффективность применения гуматизированных минеральных удобрений. Внесение минеральных удобрений связано с ростом энергетических затрат на 1 га от 2,8 до 21,3 %. Эти затраты окупаются дополнительно полученной с урожаем энергией на 13,4…36,0 % и увеличением чистого энергетического дохода на 21,6…48,3 %. Затраты энергии на 1 т зерна при этом снизились на 9,1…19,6 %, а коэффициент энергетической эффективности повысился на 0,2…0,5 ед. По многим энергетическим показателям вариант с внесением гуматизированного карбамида равнозначен варианту с внесением полного минерального удобрения, по затратам энергии на 1 га и 1 тонну зерна, а также коэффициенту энергетической эффективности превосходит его. Вариант с внесением карбамида менее эффективен, но лучше контроля.

Таким образом, применение гуматизированного карбамида является энергетически оптимальной заменой полному минеральному удобрению.

Экономическая эффективность применения гуматизированных минеральных удобрений. Применение различных видов минеральных удобрений при росте урожайности и денежной выручки на 13,4…36,1 % приводит к увеличению затрат труда на 1 га на 6,3…13,1 %, производственных затрат на 34,7…87,8 %, себестоимости продукции на 11,5…38,0 % при уменьшении уровня рентабельности на 20,3…54,1 %, а также к снижению затрат труда на единицу продукции при внесении полного минерального удобрения на 16,7 % и при внесении гуматизированного карбамида на 27,3 %. При внесении карбамида затраты труда не изменялись.

Рост прибыли на 12,9 % по сравнению с неудобренным фоном обеспечивало только внесение гуматизированного карбамида. Внесение и карбамида и полного минерального удобрения приводило к снижению прибыли, соответственно, на 9,4 и 21,3 %.

Биоэнергетическая эффективность предпосевного протравливания семян при различных сроках посева гибридов кукурузы. Затраты совокупной энергии на изучаемых вариантах значительно не изменялись и полностью зависели от дополнительных затрат на уборку и транспортировку более высокого урожая зерна. В то же время затраты энергии на 1 т зерна существенно снижались при предпосевном протравливании семян кукурузы препаратом «ТМТД-плюс» в среднем по опыту в зоне достаточного увлажнения на 10,1 % (от 7,2 % при рекомендуемом сроке посева до 12,4 % - при раннем сроке) и в засушливой зоне на 6,5 % (от 2,7 % при рекомендуемом сроке посева до 10,3 % - при раннем сроке). Использование исследуемого протравителя «ТМТД-плюс» способствовало увеличению количества накопленной в продукции энергии в зоне достаточного увлажнения на 10,5 % и в засушливой зоне на 8,1 %; чистого энергетического дохода относительно контрольного варианта (обработка семян общепринятым препаратом ТМТД) в зоне достаточного увлажнения на 19,5 % и в засушливой зоне на 14,5 %, что объясняется повышением урожая зерна кукурузы. Максимальным данный эффект в среднем по всему набору гибридов наблюдался при раннем сроке посева - соответственно, на 13,0 и 26,1 % в зоне достаточного увлажнения и на 11,4 и 20,1 % в засушливой зоне. Коэффициент энергетической эффективности на изучаемом варианте был выше контрольных показателей на 0,2 ед. в обеих зонах возделывания.

Следовательно, применение в предпосевном протравливании препарата «ТМТД-плюс» энергетически оправдывается, особенно при ранних или поздних сроках посева.

Экономическая эффективность предпосевного протравливания семян при различных сроках посева кукурузы. Согласно расчетам изучаемые элементы технологии возделывания дополнительных затрат не имеют. При этом экономическая эффективность приёма целиком определяется его влиянием на продуктивность растений кукурузы и, как следствие, изменением транспортных расходов, страховых платежей, прочих и общехозяйственных расходов, рассчитываемых процентом от дохода. При этом наиболее оптимальным по экономическим показателям вариантом в зоне достаточного увлажнения является рекомендуемый срок сева при протравливании семян изучаемым препаратом ТМТД-плюс, в засушливой зоне - ранний срок сева при протравливании семян изучаемым препаратом ТМТД-плюс.

Использование изучаемого протравителя семян ТМТД-плюс по сравнению с ТМТД способствует снижению себестоимости продукции на 7,3 %, увеличению прибыли на 21,0 % и уровня рентабельности на 10,9 %. При раннем сроке протравитель семян ТМТД-плюс обеспечивает снижение себестоимости продукции на 8,2 %, увеличению прибыли на 28,3 % и уровня рентабельности на 13,0 %.

Биоэнергетическая эффективность возделывания гибридов и популяции кукурузы по технологиям различной интенсивности. Биоэнергетическая оценка разноуровневых технологий возделывания кукурузы показала, что чем выше интенсивность технологии, тем выше затраты энергии на 1 га: при энергосберегающей технологии по отношению к экстенсивной - на 4,9 %, при интегрированной - на 20,5 %, при биологизированной - на 31,5 % и при интенсивной - на 46,2 % (табл. 22). Но при этом выше были и количество совокупной энергии, накопленной урожаем (на 22,4 %, 30,5, 54,1 и 83,3 % соответственно), а также чистый энергетический доход с 1 га (на 37,7 %, 39,3, 73,8 и 115,8 %, соответственно) и коэффициент энергетической эффективности (на 9,5…28,6 %), при снижении энергозатрат на 1 т зерна на 6,8 %, 7,8, 14,8 и 20,3 %, соответственно. Значительное улучшение энергетических показателей наблюдалось при переходе к энергосберегающей технологии возделывания кукурузы. При интегрированной технологии происходило снижение данных показателей, а максимальными они были по интенсивной технологии возделывания кукурузы.

Таблица 22 - Влияние технологии на биоэнергетическую эффективность возделывания кукурузы на зерно (СтГАУ, 2004 - 2006 годы)

Таким образом, кукуруза обладает высокой отзывчивостью на улучшение общего агрофона. Наилучшие энергетические показатели выявлены при возделывании кукурузы по интенсивной технологии.

Экономическая эффективность возделывания гибридов и популяции кукурузы по технологиям различной интенсивности. Максимальные производственные затраты при интенсивной технологии возделывания кукурузы обеспечивают максимальные урожайность и доход. В то же время это достигается за счёт повышения себестоимости продукции и снижения уровня рентабельности. По мере снижения производственных затрат при переходе на каждый следующий уровень интенсивности технологического процесса (от интенсивной технологии возделывания через биологизированную, интегрированную и энергосберегающую к экстенсивной технологии на 44,9 %; 47,1; 52,2 и 64,2 %, соответственно) происходит в конечном итоге снижение урожайности культуры и дохода на 83,4 %, затрат труда на 1 га на 70,6 %, себестоимости продукции на 52,2 % при повышении затрат труда на единицу продукции на 9,1 % и уровня рентабельности производства на 77,7 %, достигая, соответственно, минимальных и максимальных показателей при экстенсивной технологии возделывания (таблица 23).

Таблица 23 - Влияние технологии на экономическую эффективность возделывания кукурузы на зерно (СтГАУ, 2004 - 2006 годы)

Исключение составляет биологизированная технология, при которой себестоимость продукции и уровень рентабельности соответствуют показателям, полученным при возделывании кукурузы по экстенсивной технологии. Прибыль с 1 га максимальной была при биологизированной технологии возделывания - 11978 руб/га. Снижение производственных затрат относительно данной технологии возделывания приводит к снижению прибыли, достигая минимальных значений при экстенсивной технологии возделывания. Возделывание кукурузы по интенсивной технологии обеспечивает минимальную прибыль по отношению к экстенсивной технологии на 7,4 %. Энергосберегающая технология способствует росту прибыли на 13,7 %, интегрированная - на 17,0 % и биологизированная - на 54,3 %. Но здесь необходимо учитывать, что, во-первых, биологизированная технология возделывания кукурузы имеет ограниченное применения ввиду отсутствия в достаточном количестве биологических форм удобрений (конкретно - биогумуса); во-вторых, при сравнении энергосберегающей и интегрированной технологий возделывания кукурузы необходимо указывать, что здесь происходит рост производственных затрат на 885 руб./га, которые обеспечиваются ростом прибыли всего в 255 руб./га. При этом происходит рост себестоимости продукции на 3,8 %, расхода ГСМ на 36,4 %, затрат труда га 1 га на 5,5% и уменьшения уровня рентабельности на 7,6 %, то есть по всем технологическим показателям, а также большинству экономических показателей энергосберегающая технологи предпочтительней интегрированной технологии возделывания кукурузы.

Гибриды кукурузы имеют различный уровень отзывчивости на улучшение общего агрофона, следствием чего является различная урожайность и экономические показатели. Так, раннеспелый гибрид Росс 199 имеет максимальные прибыль и уровень рентабельности, а также минимальную себестоимость продукции по интегрированной и биологизированной технологиям возделывания, среднеранний гибрид Ньютон - по экстенсивной технологии, а среднеспелый гибрид РИК 345 по интенсивной и биологизированной технологиям.

Таким образом, при производстве зерна кукурузы снижение энергетических, материальных и денежных средств до определённой степени вполне оправдано, и в сельскохозяйственном производстве по экономическим показателям гибриды кукурузы, в основном, целесообразнее всего возделывать по энергосберегающей технологии.

ВЫВОДЫ

1. Минимизация основной обработки почвы осенью (сентябрь - октябрь) с применением гербицидов (Харнеса до всходов и Луварама в фазу 3 - 5 листьев) позволяет сохранять биометрические, структурные, урожайные и биоэнергетические показатели, что приводит к уменьшению производственных затрат на 13,6 %, себестоимости продукции - на 8,4 % и увеличению прибыли - на 9,4 %, а также рентабельности производства - на 16,8 %.

2. Внесение гуматизированного карбамида при предпосевной культивации увеличивает продолжительность вегетации растений и повышает урожайность гибридов кукурузы более чем в два раза по сравнению с простым карбамидом (на 1,66 и 0,75 т/га, соответственно). По биоэнергетическим и экономическим показателям гуматизированный карбамид превосходит полное минеральное удобрение.

3. В почвенно-климатических условиях Центрального Предкавказья ранний срок посева гибридов кукурузы (вторая декада апреля) способствует раннему созреванию зерна (середина августа).

4. При смещении посева от раннего (14 - 17 апреля) к позднему (вторая половина мая) сроку продолжительность периода «посев - всходы» одинакова у всех гибридов и зависит от среднесуточной температуры воздуха: чем температура выше, тем она короче, период вегетации при этом сокращается на 4 - 12 суток. При протравливании семян кукурузы препаратом «ТМТД-плюс» всходы появляются на 1 - 2 суток раньше, чем в контроле, а фазы цветения и полной спелости наступают на 1 - 4 суток раньше.

5. Обработка препаратом «ТМТД-плюс» повышает по сравнению с контролем лабораторную (на 1,8 %) и полевую всхожести (на 3,5 %), силу роста семян (на 17,5 %), а также урожайность зерна гибридов кукурузы в условиях засушливой зоны (на 0,49 т/га или на 6,9 %) и зоны достаточного увлажнения (на 0,60 т/га или на 10,9 %).

6. В условиях засушливой зоны Центрального Предкавказья оптимальным является как рекомендуемый, так и ранний срок посева, а в условиях зоны достаточного увлажнения - только рекомендуемый срок посева; у всех изученных гибридов смещение начала посева на поздние сроки приводит к снижению урожайности, кроме гибридов Ньютон и Росс 299, у которых этот показатель не зависит от сроков посева (с 15 апреля по 25 мая).

7. Формирование урожая зерна кукурузы зависит от срока посева на 37,0 % в условиях засушливой зоны и на 33,3 % в зоне достаточного увлажнения, что ниже вклада генотипов, так как, соответственно, на 43,7 и 46,0 % уровень урожайности обусловливается выбором гибрида. Доля влияния предпосевного протравливания семян препаратом, содержащим регулятор роста Крезацин, выше в менее обеспеченной теплом зоне достаточного увлажнения (9,0 %). В условиях засушливого климата она составляет 6,7 %.

8. Наибольшая прибыль и рентабельность производства зерна кукурузы достигаются при рекомендуемом сроке посева (первая декада мая); поздний (третья декада мая), как и ранний (вторая декада апреля) посевы снижают уровень рентабельности на 3,1 и 11,4 %, а прибыль - на 4,7 и 16,6 % и увеличивают себестоимость продукции на 2,2 и 8,1 %, соответственно.

9. Обработка семян кукурузы препаратом «ТМТД-плюс» по сравнению с «ТМТД» повышает уровень рентабельности производства зерна кукурузы на 17,1 %, прибыль на 10,4 % и уменьшает себестоимость продукции на 5,0 %, способствует увеличению количества накопленной в продукции энергии до 10,5 %, чистого энергетического дохода - до 19,5 %.

10. Интенсивность технологии возделывания кукурузы не влияет на скорость появления всходов, а улучшение агрофона для большинства гибридов способствует увеличению биометрических, урожайных и биоэнергетических показателей, при этом варианты ресурсосберегающей и интегрированной технологий равнозначны.

11. Внесение удобрений при биологизированной и интенсивной технологиях по сравнению с интегрированной технологией способствует увеличению урожайности: прирост урожая зерна составил 1,09 и 2,45 т/га, а по сравнению с экстенсивной - 2,51 и 3,87 т/га, соответственно.

12. Оптимальной для выращивании кукурузы на зерно является энергосберегающая технология. При этом имеет место индивидуальные особенности гибридов, а именно: раннеспелый гибрид Росс 199 по экономическим показателям необходимо возделывать по интегрированной и биологизированной технологиям, среднеранний гибрид Ньютон - по экстенсивной технологии, а среднеранний гибрид Росс 299 и среднеспелый гибрид РИК 345 - по биологизированной и интенсивной технологиям.

13. Отзывчивость генотипов кукурузы на антропогенные условия наиболее полно проявляется при посеве в засушливой зоне Центрального Предкавказья при температуре почвы от + 7 до +12 оС (с 15 апреля по 8 мая), а в зоне достаточного увлажнения при температуре почвы от + 10 до +12 оС (с 30 апреля по 10 мая), в то время как отзывчивость на экологические условия - только в зоне достаточного увлажнения при температуре почвы + 7…+8 оС (с 15 по 25 апреля) на фоне высокой агротехники.

14. Среда засушливой зоны Центрального Предкавказья при раннем сроке посева (с 15 по 25 апреля) способствует нивелированию различий урожайных свойств, необходимых при товарном производстве зерна кукурузы. Среда зоны достаточного увлажнения при рекомендуемом и позднем сроках посева (с 1 по 25 мая) способствует закреплению хозяйственно ценных признаков в процессе семеноводства. Наибольшей дифференциации исходного материала способствует среда зоны достаточного увлажнения при раннем сроке посева (с 15 по 25 апреля).

ПРеДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ И производствА

1. При возделывании кукурузы использовать минимальную основную обработку почвы в комплексе с системой защиты от сорняков.

2. К посеву кукурузы в условиях засушливой зоны Центрального Предкавказья рекомендуется приступать при прогревании почвы на глубине заделки семян до +8 оС (середина апреля), используя для этого гибриды: раннеспелый Машук 170, среднеранний Ньютон и среднепоздний Эрик. При температуре +10…+12 оС и до +15 оС (5 - 25 мая) проводить посев среднеспелого гибрида РИК 345 и среднеранней популяции Российская 1.

3. К посеву кукурузы в условиях зоны достаточного увлажнения Центрального Предкавказья рекомендуется приступать при прогревании почвы на глубине заделки семян до +10…12 оС (конец апреля - начало мая).

4. Использовать в качестве протравителя семян препарат «ТМТД-плюс».

5. Использовать в системе удобрений кукурузы гуматизированный карбамид для предпосевного внесения.

6. Для получения максимальных урожаев зерна с 1 га возделывать кукурузу по интенсивной технологии, используя среднеранний гибрид Росс 299, среднеспелый РИК 345 и среднепоздний гибрид Эрик. Для получения экологически чистой продукции, а также при возделывании кукурузы на природоохранных территориях выращивать раннеспелый гибрид Росс 199, среднеранний гибрид Росс 299 и среднеспелый РИК 345 по биологизированной технологии. Для получения экономически оправданного урожая с максимальной отдачей вложенных средств использовать энергосберегающую технологию возделывания раннеспелого гибрида Машук 170, среднеранних Ньютона и популяции Российская 1, среднеспелого гибрида Краснодарский 382 и среднепозднего гибрида Краснодарский 410. При ограниченных материально-денежных ресурсах применять экстенсивную технологию возделывания среднеранних гибрида Ньютон и популяции Российская 1.

7. Для определения адаптивной способности оценку генотипов проводить как на отзывчивость к изменению регулируемых факторы среды, так и на устойчивость к колебаниям нерегулируемых факторов используя, методики С.П. Мартынова (1999); А.В. Кильчевского, Л.В. Хотылёвой (1997).

8. Товарное производство зерна кукурузы необходимо размещать в засушливой зоне при посеве в ранние сроки (с 15 по 25 апреля) и в зоне достаточного увлажнения при посеве в рекомендуемые сроки (с 1 по 10 мая). Семеноводство и питомники размножения - в зоне достаточного увлажнения при посеве в рекомендуемые и поздние сроки (с 1 по 25 мая). Селекционные питомники - в зоне достаточного увлажнения при посеве в ранние сроки (с 15 по 25 апреля).

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ, ОТРАЖАЮЩИХ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Кравченко, Р.В. Применение гуматизированных удобрений на посевах кукурузы в Ставропольском крае / А.В. Брыкалов, Р.В. Кравченко, О.В. Мазницына, О.А. Гладков // Энтузиасты аграрной науки : сб. науч. тр. КубГАУ - Краснодар, 2005. - Вып.4. - С. 237 - 239.

2. Кравченко, Р.В. Засоренность и урожайность кукурузы при разной обработке почвы / В.Н. Багринцева, Т.И. Борщ, И.А. Шмалько, Р.В. Кравченко // Защита и карантин растений, 2006. - № 2. - С. 29 - 30.

3. Кравченко, Р.В. Оптимизация сроков сева кукурузы применительно к засушливым районам Ставропольского края / А.А. Шовканов, Р.В. Кравченко С.-х. биология, 2007. - № 3. - С. 86 - 92.