CC BY
119
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 633.15
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ САХАРНОЙ КУКУРУЗЫ НА ЮГЕ РОССИИ
SWEET CORN CULTIVATION INNOVATION TECHNOLOGY IN THE SOUTH OF RUSSIA
A.C. Овчинников, член-корреспондент PACXH, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.И. Пындак, доктор технических наук, профессор О.В. Амчеславский, ассистент
ФГОУВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия
A.S. Ovchinnikov, V.I. Pyndak, O.V. Amcheslavskiy
Volgograd state agricultural academy
Основу нанотехнологий составляют предпосевное замачивание семян в активированном растворе с жидкими комплексными удобрениями, чизельная пахота, капельное орошение и дополнительный полив католитом. Достигается повышение урожайности, подавление болезней и вредителей.
Seeds presowing wetting in activated solution with complex manure, chisel plowing, drip irrigation and additional watering by catholyte are the base of the nanotechnology. Increase in crop capation is reached, diseases and pests are suppressed.
Ключевые слова: сахарная кукуруза, активация, жидкие
удобрения, чизель, капельное орошение, католит, вредители, нанотехнологии.
Key words: sweet corn, activation, manure, chisel plow, drip irrigation, catholyte, pests, nanotechnology.
По современным представлениям сахарная кукуруза трактуется как овощная культура или деликатесная овощная кукуруза. Зерно сахарной кукурузы содержит различные сахара (7... 14 % в пересчёте на сухое вещество), множество других полезных ингредиентов, в том числе полный комплекс жизненно необходимых витаминов; зерно имеет сладкий вкус и нежную оболочку. Особую ценность представляет зерно в фазе молочно-восковой спелости. Однако сахарная кукуруза отличается низкорослостью и меньшей урожайностью зерна по сравнению с зерновой кукурузой.
На юге России гарантированное возделывание сахарной кукурузы возможно только в условиях орошения. Эту культуру выращивают на небольших площадях; в отличие от зерновой кукурузы, корни овощной культуры почти не выходят на дневную поверхность. С учётом этого для сахарной кукурузы целесообразно использовать ресурсосберегающее капельное орошение [8]. Несмотря на достаточную влажность почвы и минеральное питание, урожайность сахарной кукурузы низкая, она подвержена болезням и вредителям, часть её стеблей полегает и даже
изламывается. Для решения этих проблем нужны неординарные технологические и технические решения.
В опытах Н.В. Кузнецовой под руководством И.П. Кружилина, в зависимости от минерального питания при орошении на светло-каштановых почвах, урожайность сахарной кукурузы на зерно молочновосковой спелости составляет (6... 10) ± 8 % т/га [5, 6]. В исследованиях
В.В. Бородычёва и его школы (В.В. Брижак, А.В. Майер и др.), в тех же условиях урожайность сахарной кукурузы может достигать 26,4.. .29,6 т/га при 80 % НВ и уровне минерального питания ^эдРюоКш [2, 3].
Однако в условиях орошаемого земледелия недостаточно внимания, на наш взгляд, обращается на основную (зяблевую) обработку почвы. Между тем В.А. Богомягких и его соавторы [1] установили, что все пропашные культуры, за исключением кукурузы, не реагируют на способы и глубину обработки почвы. Это подтвердил А.Е. Новиков [7]: при возделывании зерновой кукурузы в условиях капельного орошения (без минерального питания) замена лемешноотвальной пахоты (26...28 см) на чизельно-отвальное рыхление (35...40 см) приводит к увеличению сбора зерна на 12,6.. 15,0 %.
Электрохимическая активация воды (с получением католита и анолита) и начало их использования с сельском хозяйстве известны специалистам. Серийные активаторы работают на проточной воде и не приспособлены для исследований. С нашим участием усовершенствован сравнительно простой активатор (лабораторная установка) коробчатого типа с плоскими толстостенными графитовыми электродами, в которых предусмотрены отверстия. В составе установки имеются также трансформатор, блок питания с выпрямительным устройством и другие элементы. Здесь появляется возможность изменять расстояние между электродами и регулировать напряжение постоянного тока на электродах. При активации воды предельные показатели pH составили: для католита —11, для анолита — 3,5.
Проводили предпосевное замачивание семян сахарной и зерновой кукурузы в активированных средах на протяжении 4...24 часов. Для каждого сорта кукурузы существует своё оптимальное время замачивания; некоторые сорта невосприимчивы к активированной среде. Как известно, зерно сахарной кукурузы после естественной сушки становится сморщенным, на его поверхности просматриваются многочисленные микропоры. Такое зерно воспринимает обычную и активированную воду, быстро набухает, после чего его «микроклапаны» закрываются, и зерно длительное время удерживает жидкость.
Полевые мелкоделяночные опыты после чизельно-отвальной обработки почвы показали, что по критериям полевой всхожести и урожайности оптимальное время замачивания семян в католите и анолите составляет 4 часа (использовали сорт Аппетитный). Одновременно с этим установили нецелесообразность замачивания
семян в обычной воде, в смеси (в различных соотношениях) католита и анолита, а также в бишофите.
На этапе поисковых экспериментов досконально проработаны варианты с двумя средами для замачивания семян - католит и анолит, при наличии контроля. Время замачивания 4; 8; 12 часов; искомые показатели на этом этапе: сахара в зерне; обработка почвы -чизельно-отвальная; наличие орошения. Полевая всхожесть семян после католита - 87,9 %, после анолита - 89,7 %; наиболее благоприятные показатели - после 4-х часов замачивания семян. В этих условиях достигнуто повышение содержания сахаров после католита (по сравнению с контролем): общий сахар - на 30,9 %; моносахар - на 40,1 %; дисахара - на 26,3 % [9, 10]; соответствующие показатели после анолита были ниже.
Установлено, что просушивание семян (после замачивания) и их последующая заделка в почву приводит к «появлению» разреженных всходов, которые также подвержены болезням. Поэтому посев семян должен производиться непосредственно после замачивания (это также существенный признак нашего изобретения [10] и предлагаемой технологии).
Для повышения эффективности действия активированной среды на семена предложено добавлять в исходную воду - в анодную зону, лучше в обе зоны активатора - концентрат жидких комплексных удобрений (ЖКУ) из равного количества ]ЧГ, Р, К. По условиям протекания процесса активации (с получением экстремальных значений pH) оптимальное количество ЖКУ в воде должно быть 3 %, при этом pH католита повышается до ~ 13,1, а анолита - снижается до ~ 2,1.
ЖКУ - это дополнительный стимулятор электрохимических процессов:
н20+мн; + е —> N1-14ОН + Н°;Н20 + М03 +2е -> N0,, +20Н ; 2Н20 + Н2Р04 -4е^НРС>2 +5Н +02 Т;
Н20 + КС1-2е -^НСЮ+К+ +Н + ,
где Н4, ОН - продукты диссоциации воды на ионы; е - электроны.
Эти процессы протекают наряду с известными разрядами молекул воды:
2Н20 +2е^ОН +Н ;Н20 ^Н +ОН ;2Н20 -^Н2 +20Н .
Наряду с введением в активированную воду ЖКУ, в предлагаемой технологии используются также преимущества чизельно-отвальной обработки почвы. Как известно, чизелевание сопровождается формированием гребнистого дна борозды, в углублениях которой скапливаются талая и дождевая вода, часть оросительной воды, питательные вещества и т.п. При посеве ряды семян располагаются над углублениями через одно углубление, расстояние М между которыми было 40 см (рис. а, б), при этом расстояние между рядами кукурузы Ь = 2М = 70...80 см [9].
Рисунок - Схемы посева и вегетации сахарной кукурузы и подсолнечника за 2 года Для второго года возделывания сахарной кукурузы основную обработку почвы не проводили, а посевы выполняли со смещением рядов на одно междуследие М (рис. в, г); сорняки уничтожаются при предпосевной культивации почвы. Такая технология приемлема и для других широкорядных пропашных культур, например для подсолнечника, при этом корни растений, свободного проникая в углубления, получают дополнительное питание в разуплотнённой почве на глубине до 40 см.
Опытно-промышленную апробацию технологии проводили на протяжении 3-х лет на светло-каштановой почве с капельным орошением; дополнительно применяли ручной полив растений католитом до созревания початков молочно-восковой спелости. Средние значения результатов возделывания кукурузы за 2 года по схемам рисунка представлены в таблице (замачивание семян проводили в католите и анолите с ЖКУ и без них). По всем критериям, включая полевую всхожесть семян, массу одного початка и, самое главное, урожайность в початках, наибольший эффект достигнут после замачивания семян в католите с ЖКУ (3 % по объёму) на протяжении 4-х часов.
***** ЯЗШСЖИ)Г ***** № 1(21) 2011
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
Таблица - Результаты возделывания и урожайность сахарной кукурузы в среднем за 2 года
Среда для замачивания семян Полевая всхожес ть, % Среднее количество полноценных стеблей от одного семени, шт Среднее количество початков от одного куста, шт Средняя масса одного початка в граммах Урожайность в початках в пересчете на т/га
Контроль (без замачивания) 79,5 2 4 210 19,86
Католит 75,5 3 5,5 255 27,16
Католит с ЖКУ 95,0 3 6 280 33,64
Анолит 91,0 2,5 4 245 21,91
Анолит с ЖКУ 82,5 3 5,5 260 27,66
Получена невиданная для этой культуры урожайность в початках на зерно - 33,64 т/га, что на 69,4 % больше контроля; урожайность во втором году была несколько выше, чем в предыдущем году. Эти показатели получены без внесения минеральных удобрений (лишь накануне первого года возделывания был внесён куриный помёт всего 0,2 т/га). Здесь роль микроудобрений выполняют наночастицы после активации, скопления в углублениях борозды и ограниченные поливы католитом. При такой урожайности и прорастании трёх полноценных стеблей от одного семени (см. табл.) обоснована ширина междурядий Ь = 80 см.
По всем вариантам, кроме контроля, ограничивали подачу поливной воды (фактический расход воды за сезон ~ 1800 м3/га) с обеспечением 70 % НВ. На «активированных» початках не обнаружены вредители и следы болезней; стебли были мощными и не полегали. Достигнуто также повышение всех видов сахаров по сравнению с контролем, но несколько меньше, чем названные данные после католита без ЖКУ.
В третьем году получена несколько большая урожайность, чем в таблице - на том же поле, но после новой чизельно-отвальной обработки, без внесения минеральных удобрений. Некоторое повышение урожайности в каждом последующем году мы объясняем посевами семенами, которые получены по новой технологии - происходит, на наш взгляд, мутация зародышей зерна под действием наноактивированных флюидов.
Существо нанотехнологии возделывания сахарной кукурузы мы объясняем наличием в активированной среде свободных электронов и ионов, выделяющихся при разрядах молекул воды и солей 14, Р, К из ЖКУ. Активированная среда (католит, более эффективно с ЖКУ), отличающаяся высокими биогенными свойствами, проникает в больших количествах в семена - по сравнению с массой сухого сморщенного зерна - и остаётся там длительное время, воздействуя на его эндосперм и зародыш.
При вегетации растений заряженные ионы и свободные электроны переходят в стебли и плоды кукурузы, способствуя их более интенсивному росту и подавляя болезни и вредителей. Эти процессы стимулируются посевом семян непосредственно после из замачивания. Зерно, находясь в почве без доступа кислорода, остаётся в
«заряженном» состоянии до прорастания, затем происходит миграция наночастиц. Этот процесс поддерживается также за счёт поливов растений католитом - один раз в неделю до созревания початков молочно-восковой спелости.
Инновационные показатели сахарной кукурузы объясняются, в основном, её высокими урожайностью и потребительскими свойствами, а также возможностью исключения дорогостоящих и нежелательных для деликатесной культуры минеральных удобрений и химикатов. Предложенная экологическая технология относится к числу импортозамещающих.
Библиографический список
1 .Богомягких, В.А. Минимальная обработка почвы в южной степной зоне [Текст] / В.А. Богомягких, В.И. Таранин, Г.А. Жирков // Вестник Российской академии с.-х. наук. - 2004. -№4. -С. 20-21.
2.Бородычёв, В.В. Орошение и удобрение сахарной кукурузы [Текст] / В.В. Бородычёв, В.В. Брижак // Плодородие. - 2007. - №4. - С. 42-43.
3.Брижак, В.В. Капельное орошение сахарной кукурузы в сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья [Текст]: автореф. дис. ... к.с.-х.н. / В.В. Брижак,- Саратов, 2008.-25 с.
4.Заявка №2010152721. Способ возделывания пропашных культур [Текст] / В.И. Пындак, A.C. Овчинников, О.В. Амчеславский, А.Е. Новиков. - Заявлено 22.12.2010.
5.Кружилин, И.П. Сахарная кукуруза на орошаемых землях Нижнего Поволжья [Текст] / И.П. Кружилин, Н.В. Кузнецова // Научно-произв. обеспечение развития комплексных мелиораций Прикаспия. - М.: Совр. тетради, 2006. - С. 384-390.
6.Кузнецова, Н.В. Научное и экспериментальное обоснование режимов орошения и технологии возделывания кукурузы с использованием модели формирования различной урожайности на светло-каштановой почвах Нижнего Поволжья [Текст] : автореф. дис. ... д.с,-х.н. / Н.В. Кузнецова. - Волгоград, 2007. - 47 с.
7.Новиков, А.Е. Чизельно-отвальная агротехническая мелиорация почвы при возделывании кукурузо-бобовых смесей в условиях орошения [Текст]: автореф. дис. ... к.т.н. / А.Е. Новиков. - Волгоград, 2009. - 20 с.
8.Овчинников, A.C. Применение ресурсосберегающих способов полива при возделывании сельскохозяйственных культур [Текст] / A.C. Овчинников, М.П. Мещеряков // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2007. - №1 (5). - С. 46-49.
9.Овчинников, A.C. Перспективная технология возделывания сахарной кукурузы [Текст] / A.C. Овчинников, В.И. Пындак, О.В. Амчеславский // Международный сельскохозяйственный журнал. - 2009. - № 1. - С. 57-58.
10. Пат. №2291606 РФ, МПК AOlC 1/00 (2006.01). Способ возделывания сахарной кукурузы на зерно [Текст] / В.И. Пындак, A.C. Овчинников, В.Н. Павленко, О.В. Амчеславский. - Опубл. 2007. Бюл. №2.
E-mail: [email protected]
