Влияние междурядной обработки и минеральных удобрений на запасы продуктивной влаги в посевах кукурузы, возделываемой в лесостепной зоне Зауралья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние междурядной обработки и минеральных удобрений на запасы продуктивной влаги в посевах кукурузы, возделываемой в лесостепной зоне Зауралья

Евгений Александрович Дёмин, Людмила Николаевна Барабанщикова

Аннотация

Кукуруза - культура, хорошо отзывающаяся на высокий уровень плодородия почв. Несмотря на то, что эта культура считается засухоустойчивой, низкие запасы продуктивной влаги в почве приводят к резкому снижению урожайности. Неустойчивый режим увлажнения региона дает основание для исследователей поднять вопрос об изучении запасов продуктивной влаги и водопотребления кукурузы в зависимости от интенсивности системы земледелия. Стремительно развивающаяся селекция предлагает для производства все больше новых раннеспелых и ультраранних гидридов кукурузы, которые все интенсивнее распространяются в северные регионы страны. Изученные ранее позднеспелые гибриды кукурузы существенно отличаются от раннеспелых как генетически, так и морфологически, что не дает возможности использовать полученные ранее значения и коэффициенты для прогнозирования урожайности. Для полного понимания. особенностей потребления воды растениями кукурузы необходимо проведение дальнейших исследований. Опыт был заложен в 2016-2018 гг. на территории лесостепной зоны Зауралья. Схема опыта включала варианты с проведением междурядной обработки и различными дозами минеральных удобрений, на планируемую урожайность зерна от 4,0 до 6,0 т/га в качестве контроля был взят вариант без удобрений. Высевался в опыте гибрид Обский 140. Минеральные удобрения не оказывают достоверного влияния на запасы продуктивной влаги в посевах кукурузы. Междурядная обработка, проведённая в фазу 7-8 листа кукурузы, обеспечивает сохранение в метровом слое почвы до 7 мм влаги практически до уборки. Коэффициент водопотребления для образования тонны зерна кукурузы на естественном агрофоне составляет 78 мм, повышение уровня минерального питания обеспечивает уменьшение расхода влаги до 57 мм, а междурядная обработка уменьшает водопо- требление для образования единицы зерна на 7-9%.

Ключевые слова: кукуруза, минеральные удобрения, междурядная обработка, запасы продуктивной влаги, водо- потребление

THE EFFECT OF ROW-TO-ROW PROCESSING AND MINERAL FERTILIZERS ON THE RESERVES OF PRODUCTIVE MOISTURE IN CORN CROPS CULTIVATED IN THE FOREST-STEPPE ZONE OF THE TRANS-URALS

Abstract. Corn is a crop that responds well to a high level of soil fertility. Despite the fact that this crop is considered drought-resistant, low reserves of productive moisture in the soil lead to a sharp decrease in yield. The unstable humidification regime of the region gives reason for researchers to raise the question of studying the reserves of productive moisture and water consumption of corn, depending on the intensity of the farming system. Rapidly developing breeding offers for the production ofmore and more new early-ripening and ultra-early corn hydrides, which are increasingly spreading to the northern regions of the country. The previously studied late-maturing corn hybrids differ significantly from early-maturing ones both genetically and morphologically, which makes it impossible to use the previously obtained values and coefficients to predict yield. Further research is needed to fully understand the characteristics of water consumption by corn plants. The experience was laid in 2016-2018. on the territory of the forest-steppe zone of the Trans-Urals. The scheme of the experiment included options with row-to-row processing and various doses of mineral fertilizers, for the planned grain yield from 4.0 to 6.0 t/ha, the option without fertilizers was taken as control. The hybrid Ob 140 was sown in the experiment. Mineral fertilizers do not have a significant effect on the reserves ofproductive moisture in corn crops. Row-to-row processing carried out in the 7-8 phase of the corn leaf ensures the preservation of up to 7 mm of moisture in the meter-long soil layer almost before harvesting. The coefficient of water consumption for the formation of a ton of corn grain on a natural agrophone is 78 mm, an increase in the level of mineral nutrition provides a reduction in moisture consumption to 57 mm, and row-to-row processing reduces water consumption for the formation of a grain unit by 7-9%.

Keywords: corn, mineral fertilizers, row-to-row processing, productive moisture reserves, water consumption

Введение

Кукуруза - высокопродуктивная сельскохозяйственная культура, которая очень чувствительна к уровню агротехники, минеральным удобрениям и способам ухода [1].

В условиях Зауралья долгое время выращивали позднеспелые гибриды кукурузы, которые показывали высокий сбор зеленой массы кукурузы, но с маленькой долей початков и зерна. Это делало этот корм низкокалорийным, а затраты на вывоз зеленого корма были огромны [2].

Современная селекция с использованием новых методов оценки селекционного материала позволила выводить ультраранние и скороспелые гибриды кукурузы, которые показывают высокую продуктивность как зеленой массы, так и зерна. Это позволит не только получать хорошую основу для заготовки высокоэнергетического силоса в условиях Сибири, но и получать зерно этой культуры с высоким содержанием белка и крахмала [3, 4].

Запасы влаги в почве - один из лимитирующих факторов получения планируемого урожая сельскохозяйственных культур. Кукуруза отличается от других культурных растений тем, что рационально использует влагу из-за генетических особенностей. Однако, недостаток влаги неминуемо приводит к снижению продуктивности и потере качества получаемой продукции. Возделывание раннеспелых и ультраранних гибридов кукурузы с целью получения высокоэнергетических кормов в северных регионах страны поднимает вопрос о водопотреблении. Как отмечают многие авторы, корневая система позднеспелых гибридов в несколько раз мощнее, чем у раннеспелых, а также способна проникать в более глубокие слои почвы [5]. Поэтому возделывание раннеспелых гибридов может негативно сказаться на урожайности и наборе биологической массы в период недостатка влаги.

Цель исследования - установить динамику запасов продуктивной влаги в посевах кукурузы и установить коэффициенты водопотребления в зависимости от доз минеральных удобрений и междурядной обработки.

Материалы и методы исследований

Исследования по изучению влияния минеральных удобрений и междурядной обработки на динамику запасов влаги в посевах кукурузы проводили в 2016-2018 гг. на территории ЗАО «Центральное» Тюменской области, расположенном в 90 км на юго-востоке от Тюмени. Опыт включал в себя варианты с планируемой урожайностью от 4 до 6 т/га зерна кукурузы, в качестве контроля использовался вариант с естественным плодородием чернозема выщелоченного. Расчет удобрений проводили методом элементарного баланса. В качестве удобрений использовалась аммофоска и аммиачная селитра. продуктивная влага кукуруза удобрение

Основную обработку почвы проводили после уборки предшественника (овса) плугом на глубину 23-25 см. Весной проводили боронование средними боронами в два следа. Перед посевом вносили минеральные удобрения сеялкой СЗП-3,6, после сразу культивировали - КПС-4,0. Высевали гибрид Обский 140 с нормой высева 70 тыс. растений на гектар сеялкой СУПН-8А.

В фазу 4-5 листа растений кукурузы проводили химическую обработку гербицидом МайсТер Пауэр (1,5 л/га). В фазу 7-8 листа культивировали междурядья КМН-4,2 на глубину 3-5 см.

Почва опытного поля, на котором проводились исследования, - чернозем выщелоченный. Содержание гумуса - 8,3%; нитратный азот - 10-11 мг/кг; подвижный фосфор - 77-79 мг/кг; подвижный калий - 167-170 мг/кг; обменная кислотность - 6,5 ед. [6,7].

Для учета влажности почвы отбирались образцы в 3 кратности повторности с каждого повторения через каждые 10 см до глубины 1 метра. После в образцах в лабораторных условиях определяли влажность термостатно-весовым методом. Для учета сухой массы кукурузы отбирали 30 растений в 4-кратной повторности с каждого повторения. Для учета биологической урожайности зерна кукурузы отбирались початки с 50 растений, после чего производился обмолот. Влажность зерна определялась термостатно-весовым весовым. Статистическую обработку данных проводили по Доспехову с использованием Excel.

Результаты исследований и их обсуждение

Запасы продуктивной влаги в почве в период посева кукурузу влияют на скорость набухания семян и протяженность довсходового периода. В нашем исследовании установлено, что запасы влаги в слое 0-30 см перед посевом кукурузы находились в пределах 15-16 мм. В метровом слое этот показатель достигал 163-166 мм (рисунок 1).

¦ Перед посевом ¦ Всходы И5-6 лист И8-9 лист ¦ Уборка

Рисунок 1. Динамика запасов продуктивной влаги почвы при возделывании кукурузы без использования междурядной обработки, мм

К появлению всходов в слое 0-30 см существенных изменений по запасам влаги в сравнении с предыдущим учетом не наблюдалось, отклонения находились в пределах НРС₀₅=3 мм. Однако, существенное снижение запасов влаги в почве с 148-150 до 137-138 мм отмечалось в слое 30-100 см. Уменьшение запасов влаги в этом слое связано с капиллярным подъемом воды в верхние горизонты почвы. Дозы минеральных удобрений не оказали существенного влияния на запасы влаги в почве в период появления всходов НСР05=15 мм [8].

К фазе 5-6 листа запасы влаги в почве на всех исследуемых вариантах в слое 0-30 см увеличивались на 45-50% относительно предыдущей фазы и достигали 29-30 мм. Это связано с особенностью погодных условий и выпадением большого количества осадков в этот период. В метровом слое запасы влаги повышались до 189-191 мм. Минеральные удобрения существенно не повлияли на динамику запасов продуктивной влаги в этот период.

К фазе 8-9 листа кукурузы запасы продуктивной влаги в почве уменьшались до 14-15 мм в слое 0-30 см и до 163-165 мм в метровом слое. Это связано с интенсивным расходом воды кукурузой в результате набора вегетативной массы и низким количеством осадков, выпадающим в этот период. Минеральные удобрения также не оказали влияния на запасы влаги в почве. Однако, проведение междурядной обработки в фазу 7-8 листа кукурузы способствовало разрушению почвенных капилляров и уменьшению испарения влаги. В результате чего в слое 0-30 см к фазе 8-9 листа кукурузы дополнительно удалось сохранить 3 мм, а в слое 30-100 см 4 мм влаги (рисунок 2). Подобный положительный эффект от междурядной обработки на сохранение запасов продуктивной влаги отмечается и в работах других авторов [9].

К уборке кукурузы запасы влаги в почве в слое 0-30 см оставались на уровне предыдущей фазы, однако, в метровом слое этот показатель повышался до 163 -176 мм. Это происходило из-за стабильного выпадения осадков в фазу молочной спелости зерна. Применение междурядной обработки обеспечило дополнительное сохранение влаги в почве - 2-16 мм.

Для образования единицы урожая сельскохозяйственные растения расходуют определенное количество воды. Коэффициентом водопотребления называется количество воды испарившейся и потребленной растением для образования одной тонны основной продукции. Многие авторы отмечают, что с увеличением культуры земледелия коэффициенты водопотребления снижаются [10, 11].

¦ Перед посевом ¦ Всходы ¦ 5-6 лист ¦ 8-9 лист ¦ Уборка

Рисунок 2. Динамика запасов продуктивной влаги почвы при возделывании кукурузы при использовании междурядной обработки, мм

В наших условиях кукуруза для образования одной тонны зерна расходует 78 мм влаги (рисунок 3). Повышение уровня минерального питания приводит к снижению водопотребления. На варианте с планируемой урожайностью 4,0 т/га зерна кукурузы расход воды для образования тонны зерна уменьшился до 66 мм, что на 15% меньше чем на контроле НСР₀₅=4 мм. Многие авторы в своих работах описывают тоже самое явление, когда при повышении уровня минерального питания водопотребление снижается [12, 13].

Рисунок 3. Влияние междурядной обработки на водопотребление кукурузы, мм/т

Дальнейшее повышение минерального питания на планируемую урожайность 5,0 т/га зерна кукурузы уменьшило водопотребление до 56 мм/т, стоит отметить, что дальнейшее увеличение доз минеральных удобрений не оказало эффекта на водопотребление кукурузы. Проведение междурядной обработки кукурузы обеспечило снижение водопотребление на 5-10 мм/т, благодаря дополнительному сохранению влаги в почве в результате разрыхления верхнего обрабатываемого слоя и уменьшения испарения.

Наши расчёты показали, что корреляция между вносимыми дозами азотных удобрений и коэффициентом водопотребления весьма высока (r=-0,94). Это позволило нам провести регрессионный анализ и получить уравнение (1), достоверное для диапазона внесения азотных удобрений до 150 кг д.в./га.

y=0,0006x²-0,2354x+78,3566 (1)

R² = 0,96

где у - коэффициент водопотребления для образования 1 тонны зерна, мм/т; х - доза азотных удобрений, кг д.в./га.

Для образования одной тонны сухого вещества на контроле кукурузе необходимо 17 мм почвенной влаги. Применение минеральных удобрений на планируемую урожайность до 4,0 т/га зерна кукурузы обеспечивало более экономичный расход воды, что привело к снижению расхода влаги на 24% в сравнении с контролем. Дальнейшее повышение уровня минерального питания способствовало снижению коэффициента водопотребления до 56-57 мм/т зерна.

Стоит отметить, что междурядная обработка почвы не оказывала влияния на коэффициенты водопотребле- ние кукурузы для образования 1 тонны сухого вещества. По нашему мнению, снижение водопотребления для образования 1 тонны зерна кукурузы связано с увеличением урожайности от этого приема и сохранением влаги в почве.

Заключение

Минеральные удобрения не оказывают влияния на запасы продуктивной влаги в посевах кукурузы. Проведение междурядной обработки в фазу 7-8 листа кукурузы обеспечивает дополнительное сохранение 3 мм влаги в пахотном слое и до 7 мм в метровом слое практически на протяжении всего периода развития кукурузы.

Для формирования одной тонны зерна кукурузы необходимо 78 мм продуктивной влаги. С повышением уровня минерального питания эффективность расхода воды возрастала - коэффициент водопотребления снижался до 57 мм/т зерна. Междурядная обработка способствовала уменьшению коэффициента водопотребления для образования тонны зерна на 7-9%.

Список источников

1. Еремин Д.И., Демин Е.А. Выращивание кукурузы в лесостепной зоне Зауралья: от теоретических обоснований к практическим результатам // Аграрный вестник Урала. 2017. № 166 (12). С. 2.

2. Миллер Е.И, Рзаева В.В., Миллер С.С. Применение органических удобрений на фоне основной обработки почвы при возделывании кукурузы на силос в Западной Сибири // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2019. № 1. С. 60-63.

3. Тоболова Г.В., Любимова А.В. Использование биохимических методов в селекции и семеноводстве // В сборнике: Современные научно-практические решения в АПК. 2017. С. 760-764.

4. Еремина Д.В., Демин Е.А. Выращивание кукурузы на зерно в северном Зауралье // Вестник Курганской ГСХА. 2017. № 3 (23). С. 12-15.

5. Панфилов А. Э., Казаков Н.И. Эффективность использования атмосферных факторов при различных сроках посева кукурузы в лесостепи Зауралья // Кукуруза и сорго. 2010. № 3. С. 7-10.

6. Демина О. Н., Еремин Д.И. Влияние минеральных удобрений на нитратный режим и нитрификацию чернозема выщелоченного в Северном Зауралье // Агрохимический вестник. 2021. № 2. С. 10-14. DOI 10.24412/1029-2551-2021-2-002.

7. Еремин Д. И., Фисунов Н.В. Гумусовое состояние чернозема при использовании систем основной обработки почвы // Эпоха науки. 2020. № 24. С. 37-45. DOI 10.24411/2409-3203-2020-12408.

8. Муромцев Н. А. Формирование и состояние влаги в капиллярной кайме дерново-подзолистой почвы при восходящем потоке из грунтовых вод // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. - 2005. № 57. С. 50-56.

9. Ласкин Р.В. Особенности формирования урожая зерна кукурузы в зависимости от кратности междурядных культиваций и применения гербицидов на чернозёме выщелоченном западного Предкавказья: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.01. Краснодар. 2011. 23 с.

10. Григоров С. М., Ахмедов А.Д., Коновалова Г.В. Режим орошения и водопотребления кукурузы на зерно в условиях Волго-Донского междуречья // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2009. № 1 (13). С. 11-16.

11. Коновалова Г. В. Коэффициент водопотребления кукурузы на зерно при орошении на светло-каштановых почвах Волгоградской области // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2010. № 6. С. 57-58.

12. Савина С.А. Влияние различных режимов орошения и доз минеральных удобрений на водопотребление, продуктивность и качество зерна кукурузы: дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель. Саратов, 2003. 150 с.

13. Еремин Д.И., Демин Е.А. Влияние междурядной обработки кукурузы на агрофизические свойства чернозема выщелоченного // Вестник Государственного аграрного университета Северного Зауралья. 2016. № 4 (35). С. 47-53.

References

1. Eremin, D.I. and E.A. Demin. Growing corn in the forest-steppe zone of the Trans-Urals: from theoretical justifications to practical results. Agrarian Bulletin of the Urals, 2017, no. 166 (12), Р.2.

2. Miller, E.I., V.V. Rzaeva and S.S. Miller. The use of organic fertilizers against the background of basic tillage when cultivating corn for silage in Western Siberia. Bulletin of Michurinsk State Agrarian University, 2019, no. 1, pp. 60-63.

3. Tobolova, G.V. and A.V. Lyubimova. The use of biochemical methods in breeding and seed production. In the collection: Modern scientific and practical solutions in agriculture, 2017, pp. 760-764.

4. Eremina, D.V. and E.A. Demin. Growing corn for grain in the northern Trans-Urals. Bulletin of the Kurgan State Agricultural Academy, 2017, no. 3 (23), pp. 12-15.

5. Panfilov, A.E. and N.I. Kazakov. The effectiveness of the use of atmospheric factors at different times of sowing corn in the forest-steppe of the Trans-Urals. Corn and sorghum, 2010, no. 3, pp. 7-10.

6. Demina, O.N. and D.I. Eremin. The influence of mineral fertilizers on the nitrate regime and nitrification of leached chernozem in the Northern Trans-Urals. Agrochemical Bulletin, 2021, no. 2, pp. 10-14. DOI 10.24412/1029-2551-2021-2-002.

7. Eremin, D.I. and N.V. Fisunov. Humus state of chernozem when using basic tillage systems. Epoch of Science, 2020, no. 24, pp. 37-45. DOI 10.24411/2409-3203-2020-12408.

8. Muromtsev, N.A. Formation and state of moisture in the capillary border of sod-podzolic soil with an upward flow from groundwater. Bulletin of the V.V. Dokuchaev Soil Institute, 2005, no. 57, pp. 50-56.

9. Laskin R.V. Features of corn grain yield formation depending on the multiplicity of row-to-row cultivations and the use of herbicides on leached chernozem of the Western Caucasus. Author's Abstract: 06.01.01. Krasnodar, 2011. 23 p.

10. Grigorov, S.M, A.D. Akhemedov and G.V. Konovalova. Irrigation regime and water consumption of corn for grain in the conditions of the Volga-Don interfluve. Proceedings of the Nizhnevolzhsky agrouniversitetskiy complex: Science and Higher professional education, 2009, no. 1 (13), pp. 11-16.

11. Konovalova, G.V. Coefficient of water consumption of corn for grain during irrigation on light chestnut soils of the Volgograd region. Actual problems of humanities and natural sciences, 2010, no. 6, pp. 57-58.

12. Savina, S.A. The influence of various irrigation regimes and doses of mineral fertilizers on water consumption, productivity and quality of corn grain. PhD Thesis: specialty 06.01.02 "Land reclamation, reclamation and protection of land". Saratov, 2003. 150 p.

13. Eremin, D.I. and E.A. Demin. The influence of row-to-row processing of corn on the agrophysical properties of leached chernozem. Bulletin of the State Agrarian University of the Northern Urals, 2016, no. 4 (35), pp. 47-53.

Размещено на Allbest.ru